Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Характеристика объекта автоматизации

1.1 Назначение, техническая характеристика, устройство, принцип работы объекта

1.2 Блок - схема алгоритма управления

1.3 Функциональная схема объекта, ее описание

1.4 Принципиальная электрическая схема объекта, ее описание

2. Выбор контролируемых и регулируемых параметров технологического процесса

2.1 Выбор контролируемых параметров

2.2 Выбор регулируемых параметров

2.3 Определение типового регулятора необходимого для управления объектов

3. Выбор средств автоматизации

3.1 Выбор главных элементов управления, их обоснование

3.1.1 Выбор регулятора ТРМ

3.1.2 Выбор термопары ТХА2388

3.2 Выбор вспомогательных элементов управления, их обоснование

3.2.1 Выбор автоматического выключателя

3.2.2 Выбор магнитного пускателя

3.2.3 Выбор реле промежуточное

3.2.4 Выбор амперметра

3.2.5 Выбор сигнальной арматуры

4. Размещение средств автоматизации

4.1 Монтаж средств автоматизации

4.1.1 Монтаж щита

4.1.2 Монтаж измерителя регулятора одноканального

4.1.3 Монтаж термопары

4.1.4 Монтаж амперметра

4.1.5 Монтаж электропроводок

4.1.6 Монтаж автоматического выключателя

4.1.7 Монтаж сигнальной арматуры

4.1.8 Монтаж магнитных пускателей

4.1.9 Монтаж заземления

4.1.10 Монтаж промежуточного реле

4.2 Пуско-наладка средств автоматизации

4.2.1 Пуско-наладка автоматического выключателя А63

4.2.2 Пуско-наладка магнитных пускателей

4.3 Условия расположения средств автоматизации в производственном помещении

4.4 Обслуживание в условиях эксплуатации

4.4.1 Меры безопасности регулятора ТРМ201

4.4.2 Правила эксплуатации термопар

4.4.3 Правила эксплуатации переключателем

4.4.4 Эксплуатация автоматических выключателей А63

4.4.5 Эксплуатация проводок

5. Организационная часть

5.1 Техника безопасности при монтаже, наладке, эксплуатации и элементов автоматических устройств систем управления

6. Оценка экономического эффекта автоматизации производства

6.1 Технико-экономическое обоснование

Заключение

Список использованных источников

Введение

В настоящее время автоматические системы широко применяются во всех областях деятельности человека - в промышленности, на транспорте, в устройствах связи, при научных исследованиях и другое. Чтобы ускорить наступление того времени, когда за человеком останется творческая часть труда, а остальное будет выполнять автоматические устройства, необходимо не только совершенствование этих устройств, но и их ускоренное внедрение. Для этого нужно знать, как смонтировать, наладить и как эксплуатировать автоматические устройства. Автоматизация технологических процессов является решающим фактором в повышении производительности труда и улучшении качества выпускаемой продукции.

С экономической точки зрения автоматизация является одним из перспективных направлений развития всех отраслей науки и техники, так как она способствует повышению производительности труда, снижению материальных, энергетических и людских затрат, а следовательно, повышению эффективности любого производства.

Целью дипломного проектирования является разработка системы автоматического управления соляной ванной. Соляная ванна предназначена для закалки инструментальной стали, что требует постоянного контроля температуры. Закалка очень важна, так как она повышает свойства инструментов. После закалки повышает прочность инструментов, что приводит к уменьшению поломок и износа. Во время закалки очень важно поддерживать постоянную температуру, ведь очень важно, чтобы закалка происходила равномерно. Бесперебойная работа всей системы соляной ванны обеспечивается правильным выбором регулятора, что является решением задачи контроля температуры. В качестве прибора автоматизации применяем контроллер ТРМ201.

1. Характеристика объекта автоматизации

1.1 Назначение, техническая характеристика, устройство, принцип работы объекта

Электрованна предназначена для термической обработки инструмента из быстрорежущей стали.

Электрованна может быть использована для процессов термообработки, требующих нагрева в расплавленных средах до температуры 900°С и от 850 до 1300°С.

Климатическое исполнение категории 4 по ГОСТ 15543-70 и ГОСТ 15150-69.

Окружающая среда невзрывоопасная не содержащая токопроводящей пыли, агрессивных газов и паров в концентрациях, снижающих параметры электрованны в недопустимых пределах и разрушающих металл и изоляцию проводов.

Технические данные электрованны на температуру 900°С приведены в таблице 1.

В состав изделия входят:

а) электрованна 1шт.

б) шкаф управления 1шт.

в) комплект запасных частей по ведомости ЗИП 1комплект.

г) комплект эксплуатационных документов

Таблица 1 - Технические данные электрованны

Наименование параметра	СВС2.3/9-Н1	СВС2.5/9-Н1	СВС2.18/9-Н1
	Нормы параметров
1.Мощность остановленного трансформатора, кВт	63	63	60
2.Номинальная температура, ?С	900	900	900
3.Напряжение питающей сети, В	380	380	380
4.Частота, Гц	50;60	50;60	50;60
5.Число фаз	3	3	3
6.Напряжение на электродах, В	17,3	14,5;17,3	10,6;12,4
7. Объем расплавленной соли, макс, л	14,5 10;9;12,5	12,5 10;9	9,2 7,7
8. Размеры рабочего пространства посадки, мм
диаметр	70	120	250
глубина	200	200	200
9.Масса электрованны (без соли), т	300	500	1800
10. Масса футеровки, т	1,11	1,64	4

Электрованна представляет собой футерованную камеру, заполненную расплавленной солью, в которую опущены металлические электроды.

Питание шкафа осуществляется от сети переменного тока.

Электрованна снабжена подвижной крышкой и кожухами бортового отсоса, через которые удаляются пары с зеркала расплава.

Нагрев и химико-термическая обработка изделий осуществляется в расплаве солей. Электроэнергия в виде тепла выделяется в расплаве с помощью электродов.

Измерение, запись и регулирование температуры расплава осуществляется электронным потенциометром, датчиком которого является термопара, опущенная в расплав соли.

Схема предусматривает ручное или автоматическое управление подачей напряжения на электроды.

Выбор режима работы осуществляется универсальным переключателем. В ручном режиме подача напряжения на электроды осуществляется оператором. В автоматическом режиме регулирование температуры осуществляется электронным потенциометром.

В схеме имеется блокировка, предусматривающая снятие напряжения при переключении ступеней и при открывании дверей.

В схеме имеется следующая сигнализация:

а) при включенном контакторе, подающем напряжение на электроды, горит красная лампа;

б) при отключенном контакторе горит зеленая лампа;

в) при превышении температуры в расплаве горит желтая лампа.

Аппаратура контроля и регулирования температуры, а также аппаратура управления подачей напряжения на электроды установлена в шкафу управления.

Элекрованна состоит из кожуха, футеровки, тигля, электродных групп, кожухов бортового отсоса, крышки, выемного блока нагревателей, токоподвода.

Кожух электрованны представляет собой сварную конструкцию.

В верхней части кожуха приварены проушины для транспортировки электрованны.

Футеровка электрованны состоит из диатомитового кирпича, выкладываемого в кожухе электрованны, и диатомитовой засыпки, которая располагается между тиглем и кирпичной кладкой. Засыпка играет роль компенсатора при тепловом расширении тигля. Верхний ряд футеровки выкладывается из шамотного кирпича на растворе. Тигель представляет собой прямоугольный каркас.

Электрованна имеет однофазные электродные группы, каждая из которых состоит из двух электродов. Каждый электрод выполнен из двух частей: рабочей части и электродержателя. Рабочая часть (находящаяся в расплаве соли) изготавливается из высоко хромистой стали квадратного сечения. Электродержатель выполнен из немагнитной стали.

Для подсоединения токоподводящих шин к электродам предусмотрены контактные пластины, приваренные к электродержателю активную циркуляцию расплава соли и способствует выравниванию температуры по рабочему объему электрованны.

Так как электрованна предназначена для процессов, требующих применение различных составов солей, отличающихся удельным сопротивлением, расстояние между электродами для каждого состава соли должно быть подобрано опытным путем таким образом, чтобы на рабочей ступени напряжения электрованна потребляла номинальную мощность.

Кожухи бортового отсоса предназначены для удаления вредных испарений с зеркала расплавленной соли. Кожухи бортового отсоса расположены в боковых выступающих над уровнем тигля частях кожуха ванны.

Для облегчения футеровочных работ и чистки кожухов бортовых отсосов они выполнены из двух частей: стационарной и съемной. Стационарный кожух имеет фланец для подсоединения к вентиляционной системе цеха. Съемный кожух имеет заборную щель переменного сечения для равномерного отсоса паров по всей ширине электрованны. Съемный и стационарный кожухи соединяются между собой при помощи специального замка.

Крышка электрованны выполнена сварной из листовой стали и зафутерована минеральной ванной. Крышка передвигается по направляющим.

Выемной блок нагревателей предназначен для расплавления твердой соли в период пуска электрованны. В электрованну на период пуска устанавливаются выемные блоки.

Выемной блок состоит из двух токопроводов, соединенных между собой при помощи асбестоцементной доски, в нижней части которых приварены нагреватели.

Напряжение на выемной блок подается непосредственно с электродов электрованны.

Одним из главных фактором влияющих на температуру в ванной является техническое состояние нагреваемых элементов, то есть ТЭНов. Ведь ТЭНы, которые установлены в ванной, со временем изнашиваются и это приводит к тому, что температура в ней не достигает определенного уровня,

Трубчатые электронагреватели (ТЭНы) являются наиболее распространенными электротермическими устройствами установок низко- и среднетемпературного нагрева. Они полностью защищены от внешних воздействий, в том числе от доступа воздуха.

1.2 Блок - схема алгоритма управления

Структурная система состоит из функциональных элементов, каждый из которых можно представить типовым структурным звеном. В качестве функциональных элементов выделим электрованну (Э), термопару (Тп), регулятор (Р), тиристорный регулятор мощности (ТРМ) (см. рисунок 1).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1 - Функциональная схема системы терморегулирования

Управляемая величина T(t) - температура в электрованне, входной сигнал системы - напряжение здания.

На данной схеме регулирующим устройством является регулятор, исполнительным механизмом является тиристорный регулятор мощности, датчиком является термопара и объектом управления является сама электрованна.

На схеме видим, что сигнал поступает на регулятор, где этот сигнал обрабатывается и передается на тиристорный регулятор мощности, где путем изменения напряжения, воздействующего на ТЭНы внутри электрованны, изменяется и поддерживается температура, а в дальнейшем контролируется термопарой. При изменении температуры внешними воздействиями, термопара сообщает об этом изменении на сравнивающее устройство, где этот сигнал обрабатывается и передается дальше, вследствие чего мы изменяем напряжение для поддержания постоянной температуры.

1.3 Функциональная схема объекта, ее описание

Функциональные схемы выполняют на изделие и функциональные части изделия. Функциональные части на схеме изображают в виде прямоугольников, либо в виде соответствующих фигур. Разрешается поворачивать на 90° условно графическое обозначение функциональных частей. Внутри условно графического обозначения каждой функциональной части должно быть указано ее наименование и (или) условное обозначение (или символ функции). Всем функциональным частям и группам присваивают порядковые номера сверху вниз в направлении слева направо. Порядковые номера могут быть заменены адресными обозначениями. И те и другие проставляют под обозначением или наименованием функциональной части.

Функциональную схему автоматизации выполняют, как правило, на одном чертеже, на котором изображают аппаратуру всех систем контроля, регулирования, управления и сигнализации, относящуюся к донной технологической установке.

Сигнал об изменении температуры подается термопарой ТХА 2388 на терморегулирующее устройство ТРМ-201., где в задающем устройстве происходит сравнение, с заданным оператором, температурой, и выдается команда на включение или выключение нагрузки.

Нагревая осуществляется нихромным нагревателем, о том что происходит нагрев фиксирует амперметр.

1.4 Принципиальная электрическая схема объекта, ее описание

Принципиальная схема -- это схема электрических соединений, выполненная в развернутом виде. Она является основной схемой проекта электрооборудования производственного механизма и дает общее представление об электрооборудовании данного механизма, отражает работу системы автоматического управления механизмом, служит источником для выставления схем соединений и подключений, разработки конструктивных узлов и оформления перечня элементов.

По принципиальной схеме осуществляется проверка правильности электрических соединений при монтаже и наладке электрооборудования. От качества разработки принципиальной схемы зависит четкость работы Производственного механизма, его производительность и надежность в эксплуатации.

В процессе работы ТРМ201 производит опрос входного датчика, вычисляя по полученным данным текущее значение измеряемой величины, отображает его на цифровом индикаторе и выдает соответствующие сигналы на выходное устройство.

К измерительному входу прибора могут быть подключены датчики фазных типов. Для измерения температуры используют термопреобразователь (термопара). Для измерения других физических параметров могут быть использованы датчики, оснащенные нормирующими преобразователями этих параметров в унифицированные сигналы постоянного тока 4...20 мА, 0...20 мА, 0...5 мА или напряжение -50...50 мВ и 0...1 В.

При переводе переключателя в ручной режим контакты включаются непосредственно и происходит нагрев.

Рабочий наблюдает температуру за прибором, не отлучаясь от соляной ванны.

При переводе переключателя в автоматический режим ванной управляет и контролирует прибор.

Термист задает необходимую установку температуры для данного технологического процесса. При включении прибора, находящемся в нормальном замкнутом состоянии и коммутирует катушку контактора, который своими контактами включает нагрузку. При достижении заданной температуры контакты прибора разрываются, обесточивается катушка промежуточного реле и катушка контакта. Нагрев ванны прекращается пока температура не упадет ниже заданной.

Выявляют по схеме общие коммутационные аппараты, а также аппараты защиты: автоматы, предохранители, реле максимального тока и минимального напряжения и т. п. Определяют по надписям на схеме, таблицам или примечаниям установки аппаратов и, наконец, оценивают зону защиты каждого из них.

Принципиальные схемы систем контроля и управления по назначению могут подразделяться на схемы управления, технологического контроля и сигнализации, автоматического регулирования и питания. Принципиальные схемы по видам могут быть электрическими, пневматическими, гидравлическими и комбинированными. В настоящее время наиболее широкое применение находят электрические и пневматические схемы.

2 Выбор контролируемых и регулируемых параметров технологического процесса

2.1 Выбор контролируемых параметров

Электрованна предназначена для термической обработки инструмента из быстрорежущей стали.

Нагрев и химико-термическая обработка изделий осуществляется в расплаве солей. Электроэнергия в виде тепла выделяется в расплаве с помощью электродов.

В связи с тем, что в соляных ваннах происходит термическая обработка, в которой необходимо поддерживать определенную температуру, контролируемым параметром в соляных ваннах является температура. Температуру контролируют при помощи термопары.

Термопамра (термоэлектрический преобразователь) -- устройство, применяемое для измерения температуры в промышленности, научных исследованиях, медицине, в системах автоматики.

Для измерения разности температур зон, ни в одной из которых не находится вторичный преобразователь (измеритель термо-ЭДС), удобно использовать дифференциальную термопару: две одинаковых термопары, соединенных навстречу друг другу. Каждая из них измеряет перепад температур между своим рабочим спаем и условным спаем, образованным концами термопар, подключёнными к клеммам вторичного преобразователя, но вторичный преобразователь измеряет разность их сигналов, таким образом, две термопары вместе измеряют перепад температур между своими рабочими спаями.

Температуру расплавленной соли как жидкой среды сравнительно легко поддерживать в заданном узком интервале, если соляные ванны оснащены соответствующей регулирующей и контрольно-измерительной аппаратурой. Вследствие перечисленных преимуществ соляные ванны в ряде случаев являются почти незаменимой средой для нагрева под закалку сталей, температура закалки которых лишь немного ниже температуры их плавления, и в связи с этим необходимо особенно строгое соблюдение температурного режима нагрева. В первую очередь это относится к нагреву под закалку инструментов из быстрорежущей стали. Расплавленные соли защищают нагреваемые инструменты и другие стальные изделия от непосредственного воздействия кислорода воздуха и тем самым надежно предохраняют их от окисления и обезуглероживания в процессе нагрева. Наличие пленки солей на поверхности инструментов, извлекаемых из соляных ванн, предохраняет их от воздействия воздуха также и при последующем охлаждении

2.2 Выбор регулируемых параметров

Схема предусматривает ручное или автоматическое управление подачей напряжения на электроды.

Выбор режима работы осуществляется универсальным переключателем.

В ручном режиме подача напряжения на электроды осуществляется оператором.

В автоматическом режиме регулирование температуры осуществляется электронным потенциометром.

Электрованна имеет однофазные электродные группы, каждая из которых состоит из двух электродов.

Каждый электрод выполнен из двух частей: рабочей части и электродержателя.

Рабочая часть (находящаяся в расплаве соли) изготавливается из высоко хромистой стали квадратного сечения. Электродержатель выполнен из немагнитной стали.

Для подсоединения токоподводящих шин к электродам предусмотрены контактные пластины, приваренные к электродержателю.

Так как электрованна предназначена для процессов, требующих применение различных составов солей, отличающихся удельным сопротивлением, расстояние между электродами для каждого состава соли должно быть подобрано опытным путем таким образом, чтобы на рабочей ступени напряжения электрованна потребляла номинальную мощность.

В связи с тем, что контролируемым параметров является температура, изменяемая при помощи ТЭНов, которые в свою очередь нагреваются в зависимости подачи напряжения потенциометром, регулируемым параметром является напряжение, подаваемое этим потенциометром.

При изменении напряжения, потенциометр изменяет подачу электроэнергиии на трубчатые электронагреватели погруженные в соли, в связи с этим изменяется температура нагретых солей.

Трубчатые электронагреватели являются наиболее распространенными электротермическими устройствами установок низко- и среднетемпературного нагрева. Они полностью защищены от внешних воздействий, в том числе от доступа воздуха.

2.3 Определение типового регулятора необходимого для управления объектов

Главная задача систем регулирования состоит в том, чтобы стабилизировать параметры процесса на заданном уровне при воздействии внешних возмущающих воздействий, действующих на объект управления.

Регулятором называется устройство, которое следит за функционированием объекта управления и, постоянно анализируя его состояние, вырабатывает определенное управляющее воздействие. Основная задача при выборе регулятора -- определение закона регулирования, который должен реализовать регулятор применительно к динамическим свойствам объекта. При выборе закона регулирования необходимо воспользоваться программой «ТАУ Starter».

Нагрев деталей должен быть достаточно медленным, чтобы не возникли напряжения и трещины. Время нагрева зависит от химического состава стали, от формы и размеров деталей. Если нагрев производится в соляных ваннах, то скорость нагрева рекомендуется 0,5 мин на 1 мм сечения. Рассмотрим на примере 10 мм детали.

В соляной ванне должна поддерживаться температура 900°С и нагрев должен происходить равномерно. Время нагрева 3000 секунд.

Время выдержки должно быть достаточным, чтобы весь процесс превращения перлита в аустенит завершился полностью. Исходные данные приведены в таблице 2.

?Xвх=380В; ?Xвых= 900°С; ?зап= 3000сек

Таблица 2 - Исходные данные

tmin	0	300	600	900	1200	1500	1800	2100	2400	2700	3000
Xвых	0	33	72	141	343	599	699	790	860	890	900

По этим данным строим кривую переходного процесса (см. рисунок 2) с помощью программы ТАУ Starter версия 2.

Выбрали наиболее подходящую передаточную функцию модели №9(см. рисунок 3).

Коэффициент усиления K = 900

Запаздывание tau = 0

Коэффициенты числителя (степень m = 2):

b[0] = 1.00000

b[1] = -287.80613

b[2] = 54383.87008



Рисунок 2 - Кривая разгона объекта регулирования

Коэффициенты знаменателя (степень n = 3): a[0] = 1.00000

a[1] = 1083.30498

a[2] = 444515.36244

a[3] = 71704340.34931

Передаточная функция модели №9

Рисунок 3 - Переходная кривая передаточной функции модели №9

Далее строим кривую Д-разбиения (см. рисунок 4).

Исходные данные для расчета:

Параметры передаточной функции:

Коэффициент усиления K = 900

Запаздывание tau = 0

Коэффициенты числителя (степень m = 2):

b[0] = 1.00000

b[1] = -287.80613

b[2] = 54383.87008

Коэффициенты знаменателя (степень n = 3):

a[0] = 1.00000

a[1] = 1083.30498

a[2] = 444515.36244

a[3] = 71704340.34931

Рисунок 4 - Кривая Д-разбиения

Расчет для АСР с ПИД-регулятором с alfa=0.2

Расчет кривой для заданной степени колебательности m= 1

Таблица 3 - Результаты расчета

Частота	K0	K1	K2
0.00000	0.00000	0.00000	0.00000
0.10000	0.04660	0.44998	0.86907
0.20000	0.19085	0.93785	0.92171
0.30000	0.43277	1.42602	0.93977
0.40000	0.77236	1.91427	0.94889
0.50000	1.20961	2.40255	0.95440
0.60000	1.74452	2.89084	0.95808
0.70000	2.37711	3.37915	0.96072
0.80000	3.10735	3.86746	0.96270
0.90000	3.93527	4.35578	0.96424
1.00000	4.86084	4.84409	0.96548
Продолжение таблицы 3
Частота	K0	K1	K2
1.10000	5.88409	5.33241	0.96649
1.20000	7.00500	5.82073	0.96734
1.30000	8.22357	6.30906	0.96805
1.40000	9.53981	6.79738	0.96866
1.50000	10.95372	7.28570	0.96919
1.60000	12.46529	7.77403	0.96966
1.70000	14.07453	8.26235	0.97007
1.80000	15.78143	8.75067	0.97044
1.90000	17.58600	9.23900	0.97076
2.00000	19.48824	9.72733	0.97106

Для определения переходных процессов регуляторов исходя из графика Д-разбиения выбираем координаты точки К0=0.04660; К1=0.44998; К2=0.86907

Далее строим кривую переходного процесса для ПИ-регулятора. Для этого задаем точки К0=0.04660; К1=0.44998; К2=0.00000 (см. рисунок 5).

Показатели качества:

Статическая ошибка -0,072903383480329

Установившееся значение 1,07290338348033

Амплитуда А1 0,0668513308683039

Амплитуда А2 0

Перерегулирование 0,0668513308683039

Степень затухания 1

Время регулирования 14,4

Рисунок 5 - Кривая переходного процесса для ПИ-регулятора

Далее строим кривую переходного процесса для ПИД-регулятора. Для этого задаем точки К0=0.04660; К1=0.44998; К2=0.86907(см. рисунок 6).

Показатели качества :

Статическая ошибка -0,0998374509640669

Установившееся значение 1,09983745096407

Амплитуда А1 0,013826530678124

Амплитуда А2 0

Перерегулирование 0,013826530678124

Степень затухания 1

Время регулирования 9,6



Рисунок 6 - Кривая переходного процесса для ПИД-регулятора

Строим кривую переходного процесса И-регулятора. Для этого задаем коэффициенты К0=0.04660, K1=0, K2=0(см. рисунок 7).

Показатели качества И-регулятора:

Статическая ошибка -0,814123991121957

Установившееся значение 1,81412399112196

Амплитуда А1 0,0861996273786492

Амплитуда А2 0

Перерегулирование 0,0861996273786492

Степень затухания 1

Время регулирования 13,8



Рисунок 7 - Кривая переходного процесса для И-регулятора

Строим кривую переходного процесса П-регулятора.

Для этого задаем коэффициенты K0=0, К1=0.44998, K2=0 (см. рисунок 8).

Показатели качества П-регулятора:

Статическая ошибка 0,0399088005352568

Установившееся значение 0,960091199464743

Амплитуда А1 0

Амплитуда А2 0

Перерегулирование 0

Степень затухания 1

Время регулирования 8,8



Рисунок 8 - Кривая переходного процесса для П-регулятора

Статическая ошибка - разность между предписанным и действительным значением управляемой величины в установившемся режиме.

Статическая ошибка - П, И, ПИ, ПИД-регуляторов:

П-регулятора - 0,0399088005352568

И-регулятора -0,814123991121957

ПИ-регулятора -0,072903383480329

ПИД-регулятора -0,0998374509640669

Лучший показатель на статическую ошибку у П-регулятора

Перерегулирование - максимальное отклонение управляемой величины от установившегося значения. Чем меньше перерегулирование, тем лучше. Время перерегулирования всех регуляторов равно нулю.

Время регулирования - время от момента воздействия до некоторого заданного наперед значения управляемой величины. Чем быстрее процесс установится, тем лучше.

Время регулирования - П, И, ПИ, ПИД-регуляторов:

П-регулятора - 8,8

И-регулятора - 13,8

ПИ-регулятора - 14,4

ПИД-регулятора - 9,6

ПИ, И-регуляторы не регулируются, следовательно использование в данной системе не возможно.

Лучшие показатели у П-регулятора, ПИД-регулятора время регулирование и систематическая ошибка больше чем у П-регулятора.

Проанализировав графики и показатели качеств, можно смело сказать что наиболее лучшим регулятором для данной системы автоматического управления является П-регулятор. Этому закону регулирования соответствует пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор ТРМ201.

П-регулятор представляет собой одно из самых простых и распространенных устройств и алгоритмов управления. П-регулятор - это устройство в обратной связи, которое формирует управляющий сигнал. П-регулятор выдает выходной сигнал, пропорциональный входному, с коэффициентом пропорциональности К.

3. Выбор средств автоматизации

3.1 Выбор главных элементов управления, их обоснование

3.1.1 Выбор регулятора ТРМ

Выбирая датчики и вторичные приборы для совместной работы, следует обращать внимание на согласование выходного сигнала датчика и входного сигнала вторичного прибора.

Измерители-регуляторы одноканальные ТРМ201(см. рисунок 9) предназначены для измерения и автоматического регулирования температуры (при использовании в качестве первичных преобразователей, термопреобразователей сопротивления или термоэлектрических преобразователей), а также других физических параметров, значение которых первичными преобразователями может быть преобразовано в унифицированный сигнал постоянного тока или напряжения. Информация о любом из измеренных физических параметров отображается в цифровом виде на встроенном четырехразрядном цифровом индикаторе.

Приборы могут быть использованы для измерения и регулирования технологических параметров в различных отраслях промышленности, коммунального и сельского хозяйства.

Рисунок 9 - Регулятор одноканальный ТРМ201

Прибор позволяет осуществлять следующие функции:

- Измерение температуры и других физических величин (давления влажности, расхода, уровня и т.п.) с помощью стандартных датчиков;

- Регулирование измеряемой величины по двухпозиционному (релейному) закону;

- Вычисление квадратного корня из измеряемой величины при работе с датчиками, имеющими унифицированный выходной сигнал тока или напряжения;

- Отображение текущего значения измеряемой величины встроенном светодиодном цифровом индикаторе;

- Формирование выходного тока 4...20 мА для регистрации измеряемых данных или управления исполнительными механизмами по П- Закону (в модификации ТРМ201-Х.И);

- Регистрация данных на ПК и установление конфигурации прибора с компьютера через интерфейс RS-485;

- Дистанционное управление регулятором.

Прибор конструктивно выполнен в пластмассовом корпусе, предназначенном для щитового или настенного крепления. Все элементы прибора размещены на двух печатных платах. На лицевой панели расположены клавиатура управления прибором, цифровой индикатор и светодиоды. На задней - силовая и измерительная части, а также присоединительный клеммник.

В отверстиях подвода внешних связей установлены резиновые уплотнители.

3.1.2 Выбор термопары ТХА2388

Термопара является генераторным датчиком. Действие термопары основано на том, что в цепи, составленной из двух или более металлических проводников из различных материалов, при неодинаковой температуре точек их соединения (спаев) возникает термоЭДС, величина которой зависит от разности этих температур. Горячий спай термопары помещается в среду, температуру которой надо измерить, при этом холодный спай находится в среде с комнатной температурой (желательно постоянная). Мощность выходного сигнала термопар очень мала; увеличить ее можно посредством увеличения массы спая, но при этом увеличиться и инерционность датчика, что нежелательно, поэтому термопары, как правило, работают с усилителями.

Рассмотрев режим работы установки соляной ванны, предпочтительней выбрать термопару типа ТХА(см. рисунок 10) для измерения температуры к электроустановке и регулятор одноканальный ТРМ. Термопары хромель- сопель предназначены для измерения температуры при длительном применении до 600°С и при кратковременном -- до 800°С. Электроды термопар хромель-копель изготовляются из проволоки диаметром 5--9 мм регулятор предназначен для программного автоматического регулирования температуры по пропорционально-интегральному (ПИ) закону в электронагревательных устройствах. Незаменим в условиях повышенного уровня помех.

Назначение: Для измерения температуры газообразных, жидких, химически не агрессивных, а также агрессивных сред, не разрушающих защитную арматуру.

Рисунок 10 - Термопара ТХА2388

3.2 Выбор вспомогательных элементов управления, их обоснование

3.2.1 Выбор автоматического выключателя

Автоматические выключатели 8Р1, 8Р (см. рисунок 11) представляют собой электротехническое устройство, главная задача которого, в первую очередь - защита кабелей и электропроводки от короткого замыкания либо перегрузки токов. Если на участке цепи после автоматического выключателя случилось короткое замыкание, то он разомкнет цепь, подача электроэнергии таким образом будет остановлена. Кроме этого автоматический выключатель используется и как коммутационный блок, в этом виде главная его задача включать и пропускать сквозь себя электрический ток.

Рисунок 11 -- Габаритные размеры выключателя А63

Основное назначение выключателей А63 -- защита кабелей и проводов, а также электродвигателей. При правильно выполненной системе заземления выключатели предотвращают поражение человека электрическим током при косвенных прикосновениях.

Автоматически выключатель А63-М номинальное напряжение, 380В, 501;

Номинальный ток 25А;

Количество полюсов 1;

Вид расцепителя М;

3.2.2 Выбор магнитного пускателя

Пускатель магнитный ПМЛ 5100(см. рисунок 12) ~220В; имеет следующие габариты ширина 50; высота 100; глубина 62

.

Рисунок 12 - Пускатель магнитный ПМЛ

Пускатели магнитные ПМЛ предназначены для дистанционного пуска непосредственным подключением к сети и отключения. Дополнительные функции: реверсирование, при наличии тепловых реле -- защита двигателей от перегрузок недопустимой продолжительности, в т. ч. возникающих при выпадении одной из фаз, изменение схемы включения обмоток Y/А. Магнитный пускатель ПМЛ 4100

Величина пускателя -- 1

Номинальный ток - 25 А

главных контактов - 10

блокконтактов -- 10

Наибольшая мощность управляющего электродвигателя, кВт, при напряжении:

220 В - 2,2 кВт 380 В - 4 кВт

Число блокконтактов замыкающих - 1,2 размыкающих - 1,2

Масса пускателей, кг открытых (1Р00) - 0,69

3.2.3 Выбор реле промежуточное

Реле промежуточное ПЭ 37-22 220В; имеет следующие габариты: ширина 65; высота 80; глубина 70.

Реле ПЭ37-22(см. рисунок 13) промежуточное реле (К1; К2) применяют для коммутации всех электрических цепей от одного управляющего сигнала к другому. Реле имеет контактную группу из подвижных и неподвижных контактных пластин. Подвижные пластины перемещаются толкателем, закрепленным на якоре, цепь питания катушки коммутируется контактами сигнализаторов или сигнальных устройств. При включении реле, напряжение подается на обмотку катушки, якорь притягивается и перемещает подвижные пластины. В обеспеченном состоянии одни подвижные пластины замкнуты с неподвижными, а другие разомкнуты. Реле может включать и выключать столько цепей, сколько отдельных пар контактов в контактной группе.

Рисунок 13 -Промежуточное реле ПЭ 37-22

3.2.4 Выбор амперметра

Прибор для измерения силы тока в амперах. Шкалу амперметров градуируют в микроамперах, миллиамперах, амперах или килоамперах в соответствии с пределами измерения прибора.

В электрическую цепь амперметр включается последовательно с тем участком электрической цепи, силу тока в котором измеряют. Поэтому, чем ниже внутреннее сопротивление амперметра (в идеале -- 0), тем меньше будет влияние прибора на исследуемый объект, и тем выше будет точность измерения.

В электрической цепи амперметр соединяется последовательно с нагрузкой, а при больших токах -- через трансформатор тока, магнитный усилитель или шунт. Для измерения токов может также применяться милливольтметр и калиброванный шунт (первичные токи шунтов могут быть выбраны из стандартного ряда, вторичное напряжение стандартизировано - чаще всего 75 мВ). При высоких напряжениях (выше 1000В) - в цепях переменного тока для гальванической развязки амперметров также применяют трансформаторы тока, а цепях постоянного тока - магнитные усилители.

Амперметры предназначены для измерения силы тока в сетях временного тока на передвижных и стационарных объектах. Диапазон измерений непосредственного включения, А - 0,1; 0,3; 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 20; 10; 50.

Диапазон измерений включения с трансформатором тока 1/5А,

А - 10; 20; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 600; 800; 1000; 1500; 2000; 3000; 1000;5000.

Размер лицевой панели, мм 80x80.

Класс точности, % 2,5.

3.2.5 Выбор сигнальной арматуры

Арматура (см. рисунок 14) состоит из пластмассового корпуса, цветного пластмассового колпачка, резиновой прокладки, гайки и двух металлических контактов. Для работы необходимо открутить колпачок и вставить лампу. Замену лампы производить с лицевой стороны панели, на которой она установлена, предварительно открутив колпачок. Работа арматуры состоит в свечении при подаче напряжения на ее контакты в соответствии с ее функциональным назначением и электрической схемой.

Выводы арматуры допускают подсоединение методом пайки двух проводников сечением до 1,5 мм2.

Рисунок 14 - сигнальная арматура

4. Размещение средств автоматизации

4.1 Монтаж средств автоматизации

4.1.1 Монтаж щита

Щиты и пульты устанавливают в соответствии с проектными решениями и требованиями СНиП 3.05.07-85. В современных условиях индустриального монтажа щиты и пульты поставляют на строящийся объект в законченном для установки виде: на них смонтирована аппаратура. Вместе с щитами и пультами поставляют крепежные изделия для сборки и установки щитов м пультов. Шкафные щиты в зависимости от места расположения могут быть остановлены на бетонном основании, двойном полу, металлическом перекрытии, над каналом, на бетонном основании и др. Основания, на которых монтируют щиты и пульты, должны предохранять контрольно-измерительные приборы от вибрации или сотрясений. Поэтому в местах, подвергающихся в процессе эксплуатации вибрации, щиты и пульты восстанавливают на амортизаторах. Конструкции последних должна быть оказана в проекте.

Смонтированные щиты и пульты сдают в эксплуатацию одновременно с Системами автоматизации после установки из них всех предусмотренных проектом приборов, ввода и подключения трубных и электрических проводок, а также проведения индивидуального опробования всех цепей.

При сдаче щитов и пультов монтажная организация обязана передать организации, принимающей их в эксплуатацию, перечень отклонений от проекта, а по значительным отклонениям- утвержденную проектной организацией и заказчиком исполнительную документацию, а также акты на Прессовку, прозвонку электрических цепей, проверку и опробование.

При осмотре щитов и пультов проверяют соответствие их монтажа требованиям проекта и СНиПа, качество монтажных работ, обращая особое внимание на крепление проводов и трубных проводок, приборов и средств.

Автоматизации, на качество подключения трубных и электрических коммуникаций, наличие бирок и надписей на них. Тщательно осматривает реле, ключи управления, универсальные переключатели и т.п., которые часто ломаются при транспортировке и разгрузке щитов и пультов.

В зависимости от особенностей технологического процесса, назначения, вида и типа аппаратуры, влияния окружающей среды, требований техники безопасности определяются основные направления и специфика монтажных работ. Большую долю составляют электромонтажные работы, к основным разновидностям которых относят монтаж щитов и пультов, электропроводок, кабельных линий, распределительных устройств, трубопроводов и арматуры, аппаратуры контроля, управления, регулирования, защиты и сигнализации, исполнительных устройств и электроосвещения. При проведении монтажных работ необходимо руководствоваться специальными сборниками типовых чертежей установки приборов на оборудовании и трубопроводах со схемами обвязки и т. п.

4.1.2 Монтаж измерителя регулятора одноканального

Для установки прибора в щит в комплексе прилагаются крепежные элементы. Клеммник для подсоединения внешних связей (датчиков, выходных цепей и питания) у приборов щитового крепления находится на задней стенке.

1. Подготовить на щите управления место для установки прибора.

2. Установить прибор на щите управления, используя для его крепления Монтажные элементы, входящие в комплект поставки прибора.

3. Вставить прибор в специально подготовленное отверстие на лицевой панели щита.

4. Вставить фиксаторы из комплекта поставки в отверстия на боковых стенах прибора.

С усилием завернуть винты М4*35 в отверстия каждого фиксатора так, прибор плотно прижат к лицевой панели щита.

4.1.3 Монтаж термопары

При монтаже термопар надо учитывать следующие требования:

Рабочий конец термопары должен располагаться в середине измеряемого потока « или должен быть плотно прижат к измеряемой поверхности. Конец погружаемой части термопары для измерения температуры должен выступать за ось потока на 5-10 мм. Для установки термопары в рабочем пространстве печей, топах, газоходах часть ее должна входить в измеряемую среду на 20-25 мм. При горизонтальном расположении термопары для предотвращения ее деформации нужны дополнительные опоры. При измерении температуры поверхности стен, печей, йодов их необходимо поместить в углублении сделанной вкладке. Термопара должна соприкасаться с измеряемой поверхностью на участке возможно большей длины. Перед установкой термопары необходимо с помощью омметра убедиться в прочности сваренных электродов отрегулировать сопротивление линии Соединительных поводов, Необходимо строго соблюдать полярность термопары и Компенсационного провода. Свободные концы термопары должны иметь постоянную температуру, так как температурные показания отражаются на показаниях прибора

4.1.4 Монтаж амперметра

Произвести разметку щита для монтажа прибора в соответствии с размерами в щите (длина и ширина 112мм).

Прибор можно монтировать как на ферримагнитных, так и на ферримагнитных щитах.

Вставить прибор в щит и закрепить его на щите с помощью приспособления для крепления к щиту, входящего в комплект поставки.

Допустимое при монтаже отклонение от вертикального рабочего положения не должно превышать ±1°.

соляной ванна пуск наладка

4.1.5 Монтаж электропроводок

Монтаж проводов осуществляется следующим образом: все наружные соединения между выводами нагревательных элементов выполняются проводом с теплостойкой изоляцией.

Крепление проводов производится скобами. Вся проводка закрыта кожухом, которая приварена к задней стенке электрованны.

До монтажа средств автоматизации необходимо привести объект автоматизации в соответствии с требованиями действующих правил и технических условии и оборудовать его необходимым минимумом контрольно-измерительных приборов.

4.1.6 Монтаж автоматического выключателя

Автоматический выключатель - при монтаже следят за тем, чтобы между ведущими частями сохранились достаточные электрические зазоры. Для Монтажа автомата не следует снимать крышку.

Если же крышку почему-то сняли, то ее устанавливают на место и плотно пристегивают всеми винтами. Несоблюдение этого условия может привести к аварии при отключении автоматом короткого замыкания.

4.1.7 Монтаж сигнальной арматуры

Размеры установочного отверстия на панели для установки арматуры с круглым в квадратным светофильтрами приведены на рис. 15, а арматуры с прямоугольным светофильтром составляют 12,5x34.



Рисунок 15 -Арматура с круглым светофильтром.

Установочное отверстие в панели для установки арматуры с круглым и квадратным светофильтром. Присоединение розетки плоского стычного соединителя доказано на рисунке 16.

Рисунок 16 - Подсоединение розетки плоского стычного соединителя пр монтаже арматуры: 1 - арматура; 2 - вилка плоского стычного соединителя; 3 - розетка плоского стычного соединителя

4.1.8 Монтаж магнитных пускателей

Магнитные пускатели устанавливают вертикально по отвесу при этом отклонения по вертикали допускаются не более 5°. Поверхность контактов пускателя осматривают после опробования его под нагрузкой и в случае появления на ней наплывов обрабатывают напильником. Смазывать контакты пускателя не допускается. Слабое нажатие контактов вызывает их перегрев, а чрезмерно больше- препятствует включению пускателя. При проверке и регулировке контактов пускателя серии ПМ следят за тем, чтобы при включении замыкающий вспомогательный контакт отставал от главных контактов на 0,5--0,7 мм.

Если при включении магнитного пускателя слышно сильное гудение его Магнитной системы, устраняют следующие возможные неисправности: недостаточная затяжка винтов, крепящих сердечник; повреждение короткозамкнутого витка; чрезмерное нажатие контактов; неплотное прилегание якоря к сердечнику вследствие загрязнения поверхностей прилегания или наличия на них смазки.

4.1.9 Монтаж заземления

1. При оборудовании заземляющих устройств на станциях должны соблюдаться требования СН 102-76 (48) и главы 1-7 «Правил устройства электроустановок» (17).

2. Состав и конструкция заземлений, схема подключения к ним Элементов станции, а также тип и сечения заземляющих проводников должны останавливаться рабочими чертежами.

3. Требования безопасности при заготовке проводников заземляющей 1ети (плоских или круглых стальных проводников, если они не являются килами кабелей и проводов) определяются ГОСТ 12.3.025-80 (26).

4. При сварке проводников ответвлений к основным проводникам, заземляющих проводников между собой и лапок для крепления следует руководствоваться ГОСТ 12.3.003-86 (31), «Правилами аттестации сварщиков» (32) и «Санитарными правилами при сварке, наплавке и резке металла» (33).

5. До начала прокладки заземляющих проводников должна быть изготовлена трасса прокладки заземляющей сети: сделаны отверстия для закладных дюбелей, борозды в перекрытиях. Подготовка трассы должна производиться в соответствии с проектом производства работ.

6. Безопасная эксплуатация инструмента при подготовке трассы, 'креплении к закладным деталям, к строительным основаниям выстреливаемыми дюбель - гвоздями или распорными дюбелями через отверстия, оставляемые в шинах должна производиться в соответствии с требованиями СНиП Ш-4-80 (1), ГОСТ 12.2.007.1-75 (49) и эксплуатационными документами предприятий-изготовителей.

7. Соединение нулевого проводника с заземляющим следует производить как можно ближе к источнику питания во избежание переноса потенциала через нулевой проводник при отрыве последнего.

8. Каждый элемент станции, подлежащий заземлению, должен быть соединен к магистральной (сборной) шине при помощи отдельного проводника. Последовательное подключение к магистральной шине Заземляемых (зануляемых) элементов станции запрещается.

9. Присоединение ответвлений к металлоконструкциям должно быть выполнено сваркой, а к корпусам аппаратов (машин) - надежным болтовым соединением. К одному заземляющему болту на оборудовании запрещается выполнять более двух проводников.

10. Заземляющие проводники в помещениях (кроме проложенных в трубах) должны быть доступными для осмотра.

11. Под один заземляющий болт на магистрали заземления разрешается присоединять только один проводник.

12. Все проходы заземляющих проводников из одного помещения в другое должны быть плотно заделаны.

4.1.10 Монтаж промежуточного реле

Перед установкой необходимо проверить соответствие реле электрической схеме и его работоспособность.

Работоспособность реле проверяют по наличию электрической цепи размыкающих контактов при обесточенной катушке и наличию электрической цепи замыкающих контактов при включенной катушке. Контроль наличия цепи определяется с помощью индикаторов при силе тока 0,025 А и напряжении 12В.

Реле устанавливается на металлических рейках или пластине посредством пружинного зажима; на панели реле крепится при помощи винтов, которые закручиваются в гайки, расположенные в корпусе реле. Расстояние между устанавливаемыми реле должно быть не менее 10 тт.

Допускается присоединять: к ламелям под пайку два проводника общей площадью сечения до 1,5 мм 2; к винтовым зажимам два медных проводника площадью сечения до 2,5 мм2 каждый.

К винтам МЗ винтовых зажимов приложить крутящий момент 0,5 Нм (ГОСТ 25034--85).

Монтаж реле следует проводить в обесточенном состоянии. Запрещается разборка реле. Реле выпускаются полностью отрегулированными и не подлежат регулировке при монтаже и эксплуатации.

При обнаружении неисправности реле следует заменить. При эксплуатации реле регламентные работы не производятся (реле неремонтопригодно).

4.2 Пуско-наладка средств автоматизации

На каждый прибор или устройство должна быть инструкция по монтажу, соблюдение которой, как и выполнение требований проекта, обязательно. Диалогичная инструкция предусматривается и для наладчиков, осуществляющих по завершении монтажа проверку, наладку и настройку автоматики, которым предшествует проверка правильности монтажа, повреждений, а также поверку контрольно-измерительной аппаратуры. Основной целью пусконаладочных работ является проверка работоспособности устройств и настройка режима автоматизированного объекта на регламентированные техническими условиями параметры (номинальные, оптимальные, аварийные и т. д.).

Наладочные работы выполняются в такой последовательности:

- работы без подачи напряжения, в процессе которых производится осмотр оборудования, выявляются и устраняются недоделки, измеряется сопротивление изоляции, осуществляются проверка пускорегулирующей аппаратуры и фазировка линий;

-работы с подачей напряжения в оперативные цепи управления для проверки действия всех элементов схемы при нормированные отклонениях Напряжения с регистрацией выявленных неисправностей;

- работы по проверке силовых цепей с подачей напряжения как в | оперативные, так и в силовые цепи с ручным управлением электроприводами.

4.2.1 Пуско-наладка автоматического выключателя А63

Для того чтобы выключатель надежно включался при подаче напряжения на его катушку включения, блокировочный контакт, установленный в ее цепи, должен размыкаться в самом конце хода привода на включение.

Чтобы обеспечить отключение выключателя при включении его на кроткое замыкание, блокировочный контакт, установленный в цепи катушки включения, должен всегда замыкаться несколько раньше замыкания силовых контактов выключателя.

Регулировка блокировочных контактов осуществляется поворотом их на Валу выключателя или изменением длины тяги, действующей на поводок контакта. Регулировка блокировочных контактов производится при медленном включении выключателя вручную и опробуется при нормальном включении и отключении.

Необходимо проверить надежность действия элементов привода, а также всех управляющих и сигнальных реле, включенных последовательно в цепях катушек отключения и включения при пониженном напряжении Оперативного тока до 80% номинального. На всех выключателях измеряют полное время отключения от момента подачи импульса на цепи управления размыкания силовых контактов. На всех выключателях проверяют надежность действия блокировки от прыгания. Для этого предварительно подают плюс на цепь отключения, а затем дают импульс на цепь включения, если блокировка от прыгания выполнена правильно, выключатель пойдет на включение, а затем отключится.

Одновременно с опробованием действия привода проверяют исправность правильность действия сигнализации положения выключателя и Исправности цепей управления.

Значение напряжения и количество операций при испытании выключателей многократным включением и отключением приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Проверка работы автоматических выключателей

Операция	Напряжение оперативного тока, % номинального	Количество операций
1. Включение	90	5
2. Включение и	100	5
отключение
З.Отключение	80	10

4.2.2 Пуско-наладка магнитных пускателей

Магнитные пускатели и контакторы проверяют и налаживают по следующей программе: внешний осмотр, регулировка магнитной системы; регулировка контактной системы, проверка сопротивления изоляции токоведущих частей. При Внешнем осмотре магнитных пускателей в первую очередь обращают внимание на состояние главных и блокировочных контактов, магнитной системы, проверяют наличие всех деталей контактора: немагнитной прокладки у контактора постоянного как, крепежных болтов, гаек, шайб, короткозамкнутого витка у контакторов Временного тока, дугогасительных камер.

Легкость хода контактора проверяют путем замыкания его от руки. Ход Рентной системы должен быть плавным, без толчков и заеданий.

При протекании тока по катушке магнитного пускателя переменного тока издавать лишь слабый шум. Сильное гудение контактора может указывать неправильное крепление якоря или сердечника, повреждение короткозамкнутого охватывающего сердечник, или на неплотное прилегание якоря к сердечнику электромагнита. Для устранения чрезмерного гудения подтягивают винты, крепящие якорь и сердечник.

Плотность прилегания якоря к сердечнику проверяют следующим образом. Складывают между якорем и сердечником листок бумаги и замыкают контактор руки. Площадь соприкосновения должна составлять не менее 70% сечения магнитопровода, при меньшей площади соприкосновения дефект устраняют правильной установкой сердечника и якоря. При образовании общего зазора шабруют поверхность вдоль слоев листовой стали магнитной системы.

По мере работы магнитного пускателя постоянного тока может происходить стирание немагнитной прокладки, что уменьшает зазор и способствует прилипанию якоря к сердечнику, поэтому при значительном износе прокладку вменяют на новую.

Контактная система является наиболее ответственной частью магнитных пускателей, поэтому на ее состояние должно быть обращено особое внимание. В замкнутом состоянии контакты должны касаться друг друга нижними частями, образуя линейный контакт по всей ширине контакта без просветов. Наличие на контактной поверхности наплывов или застывших кусочков металла увеличивает контактное сопротивление (а следовательно, и потери в контактах) более чем в 10 раз.