U = 380 В - сетевое напряжение,

n = 2 - число реакторов, ограничивающих ток короткого замыкания.

щ = 2Пf (4.5)

где f = 50 Гц - частота питающей сети.

LAP = = 10,7 мГн

В каталогах на данный ток и индуктивность нет данных, поэтому выполним анодный реактор под заказ на государственном предприятии УП "Халтрон" с номинальными данными

LApн = 20 мГн

IApн = 5 f

ДPНАГРap = 10 Вт

Опредилим требуемую постоянную времени электрической цепи исходя из условий ограничения зоны прерываемого тока

Ттреб = (4.6)

где КГР = 2,9·10-4 с-1 - постоянный коэффициент схемы выпрямителя.

Схема выпрямителя трехфазная мостовая.

IГРmax - максимальное значение относительного граничного тока зоны прерывистых токов.

IГРmax = (4.7)

где IГРmax - абсолютное наибольшее значение граничного тока меньше тока холостого хода.

IГРmax = (0,05ч0,15) IН = 0,1 IН = 0,1·4,1 = 0,41 А

IБ - базовое значение тока.

IБ = (4.8)

где Um - максимальное значение анодного напряжения,

Rп - активное сопротивление якорной цепи в граничном режиме.

Rп = Rя + Rсп + Rар (4.9)

где Rя - сопротивление якоря двигателя,

Rя = 0,5 (1-зн) (4.10)

Rя = 0,5 (1-0,78) = 11,8 Ом

Lя = (4.11)

Lя ==20 мГн

RАР - активное сопротивление анодного реактора,

RАР = , (4.12)

RАР = = 0,4 Ом

RСП - активное сопротивление силового преобразователя.

RСП = (4.13)

где n - число вентилей, проводящих ток в один и тот же момент времени,

ДUВ - прямое падение напряжения на вентиле.

RСП = =2,92 Ом

В таком случае

RП = 11,8+0,4·2+2,92 = 15,52 Ом

Рассчитаем базовое значение тока

IБ = = 14,18 А

Определим максимальное значение относительно граничного тока зоны прерывистых токов

IГРmax = = 0,029

Тогда требуемая постоянная времени будет иметь значение

ТТРЕБ = = 0,01 с

Определим требуемую индуктивность якорной цепи и индуктивность сглаживающего дросселя

LП = ТТРЕБ ·RП = 155 мГн

LДР = LП - LЯ - LАР = 155 -20 -2·20 = 95 мГн

Из каталога выбираем дроссель Д53-0,12-5 с номинальными данными

LДРн = 120 мГн

IДР = 5 А

ДPДР = 10,0 Вт

Теперь рассчитаем индуктивность якорной цепи

L = LЯ + LДР + LАР = 20 +120 +40 = 180 мГн

И найдем активное сопротивление якорной цепи

R = Rя + RДР + RАР + RСП + RК (4.14)

где RК - коммутационное сопротивление.

RК = (4.15)

где m - пульсность схемы,

Xа - индуктивное сопротивление анодного реактора.

Xа = щ· LAP = 314·20·10-3 = 6,28 Ом

RК = = 6 Ом

Тогда полное сопротивление якорной цепи будет

R = 11,8 +2,92 +0,4·2 +6 +0,4 = 21,92 Ом,

Т.к. RДР = = = 0,4 Ом

Рассчитаем Т

Т = = = 0,0082 c

Рассчитаем ТМ

ТМ = (4.16)

где Се - конструктивная постоянная.

Се = = = 3,74

ТМ = = 0,1 с

Теперь нам необходимо рассчитать коэффициенты обратных связей для датчиков тока, скорости и положения.

Рассчитаем коэффициент для датчика положения

kДП = (4.17)

kДП = = 11,1

На основе выше изложенных данных выбираем датчик положения ДУПХ серии ФТТ 7.065.00.000

Вычисляем коэффициент для датчика тока

kдт = (4.18)

kдт = = 0,98

Выбираем датчик тока ФТТ 7.070.00.000.04 с номинальным значением тока

Iн = 4,1 А.

Определим коэффициент для датчика скорости

kдс= (4.19)

kдс= = 0,096

Выбираем датчик скорости ДЧХ ФТТ 8М.051.00.000. Все эти датчики выпускаются на государственном предприятии УП ""Халтрон".

5. РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

5.1 Разработка математической модели автоматизированного электропривода

Разработку математической модели автоматизированного электропривода начнем с описания объекта управления, к которому отнесем преобразователь, двигатель и механизм подачи.

Уравнение равновесия напряжений для якорной цепи без учета падения напряжения под щетками можно записать

= (5.1)

где RЯЦ - сопротивление якорной цепи двигателя, Ом;

LЯЦ - индуктивность якорной цепи, Гн;

i - ток якоря, А;

е - ЭДС якоря, В;

U - напряжение, подводимое к якорю, В;

ЭДС якоря описывается следующей зависимостью

= (5.2)

где кФ - конструктивная постоянная двигателя, В·с;

w - угловая скорость якоря, рад/с.

Электромагнитный момент двигателя определяется следующим образо

(5.3)

Поскольку электродвигатель ПБСТ-42МУХЛ4 имеет постоянные магниты, то магнитный поток в воздушном зазоре без учета якоря во всех случаях постоянный Ф = const.

Движение электропривода описывается следующим уравнением

(5.4)

где JУ - суммарный момент инерции электропривода, кг·м2.

Положение рабочего органа и угловая скорость якоря связаны между собой уравнением

(5.5)

Силовой преобразователь, питающий электродвигатель можно упрощенно представить, как апериодическое звено первого порядка с передаточной функцией

(5.6)

где ф - постоянная времени преобразователя, с;

в - коэффициент усиления преобразователя.

Постоянная времени для шестифазного преобразователя определяется следующим образом

с

где Т1 - период питающего напряжения, Т1 = 20 мс.

Коэффициент усиления преобразователя при опорном косинусоидальном сигнале

Перейдя от уравнений (5.1) - (5.5) к операторным составим математическую модель объекта управления в виде структурной схемы, которая показана на рисунке 5.1.

Рис. 5.1

5.2 Расчет параметров объекта управления

Номинальный ток якоря

Рассчитаем сопротивление якорной цепи исходя из того, что потери в якоре составляют ~ 50% от всех потерь

Ом

5.3 Определение структуры и параметров управляющего устройства

Управляющее устройство построим по принципу подчиненного регулирования с тремя контурами: тока, скорости и положения. Определение па-

раметров управляющего устройства начинаем с внутреннего контура. Контур регулирования тока якоря, в котором пренебрегаем влиянием внутренней обратной связью по ЭДС, показан на рисунке 5.2. А пренебрегаем потому, что

ТМ ? 4Т,

0,1 ? 4·0,0082 = 0,0328.

Рис. 5.2

Коэффициент обратной связи по току

При оптимизации контура тока по модульному оптимуму передаточная функция регулятора тока будет иметь вид

Принимаем Т1 = Т = 0,0082 с. Тогда передаточная функция замкнутого контура имеет вид

Условие оптимизации на модульный оптимум

2а0а2 = а12

Тогда получим

2фКОТвТ2RЭ = Т22RЭ2

Следовательно

с

После оптимизации передаточная функция контура тока примет вид

В результате расчета регулятор тока будет иметь следующие параметры

Далее оптимизируем контур скорости, который показан на рисунке 5.3.



Рис. 5.3

Коэффициент обратной связи по скорости

При оптимизации контура скорости по симметричному оптимуму передаточная функция регулятора скорости будет иметь вид

Передаточная функция замкнутого контура скорости имеет вид

Условие оптимизации на симметричный оптимум

2а0а2 = а12

2а1а3 = а22

Тогда

2КОСКФКОТТ4J = КОС2 (кФ)2 Т32

4фКОСКФТ3Т4JКОТ = КОТ2Т42J2

После преобразования получим

Т3 = 8 · ф = 8 · 0,0065 = 0,052 с

с

После оптимизации передаточная функция контура скорости примет вид

В результате расчета регулятор скорости будет иметь следующие параметры

Далее оптимизируем контур положения, который показан на рисунке 5.4.

Рис. 5.4

Коэффициент обратной связи по положению

Для оптимизации контура положения по модульному оптимуму на входе контура скорость необходимо установить фильтр с передаточной функцией

Тогда:

WРП(р) = КРП

Передаточная функция замкнутого контура положение имеет вид

Условие оптимизации на модульный оптимум

2аоа2 = а12

Тогда

2КРПсКОП · 8фКОС = КОС2

Следовательно

В результате расчета регулятор положения будет иметь следующие параметры

Общая структурная схема представлена рис.5.5.

6. АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ И СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА

6.1 Разработка программного обеспечения для компьютерного моделирования автоматизированного электропривода

На основании математического описания автоматизированного электропривода представленного на рисунке 5.2 проведем разработку программного обеспечения для компьютерного моделирования в системе MATLAB 5.3 с использованием пакета Simulink. В результате разработки получим имитационную модель, которая представлена на рисунке 6.1.

Рис. 6.1

Подсистема тиристорного преобразователя показана на рисунке 6.2.

Подсистема регулятора положения показана на рисунке 6.3.

Подсистема регулятора скорости показана на рисунке 6.4.

Подсистема регулятора тока показана на рисунке 6.5.

Рис. 6.2

Рис. 6.3



Рис. 6.4

Рис. 6.5

6.2 Расчет и определение показателей качества переходных процессов

Смоделируем режим перемещения рабочего органа под нагрузкой равной 11,36 Нм на расстояние равное 0,09 м (UЗ = 1). Время моделирования равно 4,5 с.

В результате моделирования были получены следующие графики основных величин в переходном процессе. На рис. 6.6 показан выход регулятора положения.



Рис. 6.6

На рис. 6.7 представлен выход регулятора скорости

Рис. 6.7

Рис. 6.8 - выход регулятора тока.

Рис.6.8

На рис. 6.9 показан ток якоря.

Рис. 6.9

На рис. 6.10 представлена скорость.

Рис. 6.10

На рис. 6.11 отображено положение

Рис. 6.11

Скорость отрабатывается с перерегулированием, равным

Перерегулирование по положению составляет

6.3 Построение статических характеристик электропривода

Наличие ПИ-регулятора скорости позволяет устранить погрешность позиционирования вызванную наличием статического момента. А также придает контуру скорости астатизм. Статические характеристики скорости при отработке различных перемещений показаны на рисунке 6.12.

33

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 6.12

7. ОКОНЧАТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ ПО НАГРЕВУ

В результате расчета переходных процессов и потерь мощности за цикл были построены зависимости M(t), (t), I(t) и P(t), данные зависимости позволяют произвести окончательную проверку двигателя по нагреву.

Проверку по нагреву проводим методом средних потерь.

, (7.1)

Где Рср - средние потери за цикл работы, кВт;

Рном - номинальные потери двигателя, кВт.

Средние потери определяем как:

, (7.2)

Расчет данных потерь производим в имитационной модели системы Simulinc. Из расчета потерь за один рабочий цикл в номинальном режиме. График средних потерь представлен на рис. 7.1.

Средние потери энергии за один цикл работы.



Рис. 7.1.

При моделировании были получены средние потери за один цикл работы - 110 Вт.

Номинальные потери электродвигателя определяем по формуле:

Вт.

Исходя из условия (7.1) получаем

308 110.

Следовательно, данный двигатель удовлетворяет условиям нагрева в процессе работы.

8. ВЫБОР И ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ УСТАНОВКИ

8.1. Формализация условий работы установки

Работу механизма продольной подачи стола станка можно разделить на два основных этапа: номинальный режим работы и наладочный - ручной режим работы, который осуществляется с пульта местного управления расположенного непосредственно возле тянущего устройства.

В номинальном режиме механизм подачи перемещает деталь, и разгоняет ее до скорости установленной программой обработки, которая зависит от требуемой производительности станка при обработке определенной детали. После прохождения заготовки через фрезу сигнал на останов поступает от фото ячейки, расположенной непосредственно после детали. Скорость, до которой разгоняется заготовка, поступает от центральной системы управления механизмом подачи, исходя из технологической программы обработки.

Ручной режим работы является наладочным и осуществляется с местного пульта управления. Оператор, в данном режиме, имеет возможность осуществлять управление механизмом подачи вперед - назад, скорость при этом значительно ниже, чем при номинальном режиме работы. Оператор пульта местного управления может осуществлять отключение механизма подачи кнопкой “Стоп”, в любом режиме работы, при нажатии данной кнопки в автоматическом режиме, тянущее устройство переходит в режим ручного управления.

Функциональная схема системы управлением механизмом подачи представлена на рис. 8.1.



Рис. 8.1

На рисунке 8.1. приведены следующие условные обозначения, сокращения и сигналы:

САУ ПС - система автоматического управления механизмом подачи стола;

ФЯ 1 - 2 - фото ячейки 1 и 2;

БРУ - блок ручного управления;

БНРР - блок номинального режима работы;

БРДЗ - блок расчета длины заготовки;

Х1 - сигнал от фото ячейки 1;

Х2 - сигнал от фото ячейки 2;

Х3 - сигнал задания скорости на перемещение заготовки;

Х4 - сигнал от блока ручного управления;

В качестве системы управления электроприводом, выбираем автоматизированную систему на базе программируемого контроллера.

8.2. Разработка алгоритма и программы управления

При разработке алгоритма и программы управления целесообразно разделить работу механизма подачи на два функциональных блока: блок номинального режима работы и блок ручного управления, соответственно и два программных модуля.

Блок ручного управления осуществляет управление механизмом подачи при пробных пусках после ремонта или при первой обработке детали. Алгоритм программного модуля ручного управления представлен на рисунке 8.2. Блоки 002, 003 управляют электроприводом механизма подачи. Отключение электропривода механизма подачи производится кнопкой «Стоп». Блок 004 является определяющим режим работы, при наличии соответствующего сигнала, работа системы управления переходит к блоку номинального режима работы.

Блок номинального режима работы выполняет управление тянущим устройством в автоматическом режиме, осуществляя следующие основные функции: расчет длины оставшейся части детали и управление электроприводом механизма подачи при перемещении детали. Алгоритм программного модуля номинального режима работы представлен на рисунке 8.3. В блоке 102 данного программного модуля производится ввод в контроллер сигнала задания скорости механизма подачи. После поступления сигнала от фото ячейки ФЯ1 (блок 103), происходит включение электропривода механизма подачи (блок 104), одновременно с чем начинается отчет оставшейся длины детали, путем вычитания из начальной длины детали сигнала о пропущенной через фрезу длины заготовки за данный отрезок времени (блоки 105 и 106). Электропривод продолжает работать в данном режиме до момента поступления сигнала от фото ячейки ФЯ2. Затем производится останов электропривода механизма подачи (блок 108), после чего программа выполняется вновь.

Алгоритм программного модуля ручного управления

Рис. 8.2

Алгоритм программного модуля номинального режима работы

Программирование данного контроллера осуществляем на языке SIMATIC Step 7. В программном обеспечении SIMATIC Step 7 имеется три языка программирования: LAD - контактный план (язык программирования в релейно-контактных символах); FBD - функциональный план (программирования функциональными блоками); STL - список операторов (язык построенный на ассемблерной основе). Программа, записанная на одном из языком может быть преобразована в другой. Программирование данной системы управления осуществляем на языке LAD.

Программа приведена на рис. 8.5.

Обозначение сигналов и входов-выходов контроллера, используемые при программировании, приведены в таблице 8.1.

Обозначение сигналов и входов-выходов контроллера Таблица 8.1

Обозначения	Тип сигналов	Описание
I 0.0	Дискретный вход	Сигнал от кнопки «ВПЕРЕД»
I 0.1	Дискретный вход	Сигнал от кнопки «НАЗАД»
I 0.2	Дискретный вход	Сигнал от кнопки «СТОП»
I 0.3	Дискретный вход	Сигнал от кнопки «Автоматический режим»
I 1.0	Дискретный вход	Сигнал от фото ячейки 1
I 1.1	Дискретный вход	Сигнал от фото ячейки 2
AI 1	Аналоговый вход	Сигнал задания скорости
Q 0.6	Дискретный выход	Сигнал останов заготовки

Программа управления

Рис. 8.5

Программа управления (продолжение)

Программа управления (продолжение)

Рис. 8.5

8.3. Разработка функциональной, логической схемы

В качестве программируемого контроллера выбираем контроллер фирмы Siemens SIMATIC S7-300.

SIMATIC S7-300 - это модульные программируемые контроллеры, работающие с естественным охлаждением. Модульная конструкция, возможность построения распределенных структур управления, наличие дружественного пользователю интерфейса позволяет использовать контроллер для экономичного решения широкого круга задач автоматического управления в различных областях промышленного производства.

Эффективному использованию контроллеров способствует возможность использование нескольких типов центральных процессоров различной производительности, наличие широкой гаммы модулей ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов, функциональных модулей и коммуникационных процессоров.

Функциональная схема контроллера приведена на рис. 8.6., где приведены следующие условные обозначения: 1 - модуль центрального процессора; 2 - интерфейсный модуль; 3 - модуль ввода дискретных сигналов; 4 - модуль вывода дискретных сигналов; 5 - модуль ввода аналоговых сигналов; 6 - модуль вывода аналоговых сигналов.

Рис. 8.6

Контроллеры SIMATIC S7-300 имеют модульную конструкцию и могут включать в свой состав:

Модули центральных процессоров (CPU). В зависимости от степени сложности решаемых задач в контроллерах могут быть использованы различные типы центральных процессоров, отличающиеся производительностью, объемом памяти, наличием или отсутствием встроенных входов-выходов и специальных функций, наличием или отсутствием коммуникационных интерфейсов.

Сигнальные модули (SM), предназначенные для ввода-вывода дискретных и аналоговых сигналов с различными электрическими параметрами.

Коммуникационные процессоры (CP) для подключения к сетям PROFIBUS, Industrial Ethernet, AS интерфейсу или организации связи по PPI (point to point) интерфейсу.

Функциональные модули (FM), способные самостоятельно решать задачи автоматического регулирования, позиционирования, обработки сигналов. Функциональные модули снабжены встроенным микропроцессором и способны выполнять возложенные на них функции даже в случае отказа центрального процессора ПЛК.

При необходимости в составе контроллера могут быть использованы:

Модули блоков питания (PS), обеспечивающие возможность питания контроллера от сети переменного тока напряжением 120 - 230 В.

Интерфейсные модули (IM), обеспечивающие возможность подключения к центральному контроллеру стоек расширения ввода-вывода. Контроллеры SIMATIC S7-300 позволяют использовать в своем составе до 32 сигнальных и функциональных модулей, а также коммуникационных процессоров, распределенных по четырем монтажным стойкам. Все модули работают с естественным охлаждением.

8.4. Выбор аппаратов

В качестве центрального процессора выбираем процессор CPU 316-2 DP для построения модульных систем автоматизации со сложными алгоритмами обработки информации, использующих системы локального распределенного ввода-вывода, подключаемые по PROFIBUS-DP. Основные технические характеристики данного процессора приведены в таблице 8.2.

Технические характеристики процессора Таблица 8.2

Тип процессора	CPU 316-2 DP
Объем памяти программ	128Кбайт/ 42Кбайт инструкции
Встроенная, RAM	192 Кбайт
Карта памяти, Flash-EEPROM	До 4Мбайт
Пакет программирования	STEP 7 V 5.0
Время выполнения логические операции операции со словами операции с таймерами и счетчиками сложение целых чисел сложение действительных чисел Контроль длительности цикла по умолчанию допустимый диапазон	0,3...0,6 мкс 1,0 мкс 12 мкс 2,0 мкс 50,0 мкс 150 мс 1...6000 мс
Напряжение питания: номинальное значение допустимый диапазон изменений Потребляемый ток Пусковой ток Потребляемая мощность Габариты Масса	= 24 В 20,4...28,8 В 1 А 8 А 8 Вт 80х125х130 мм 0,53 кг
Степень защиты	IP 20
Диапазон рабочих температур	0...60°С
Относительная влажность	До 95% без конденсата

Выбираем модули ввода дискретных сигналов SM 321, основные характеристики которых приведены в таблице 8.3.

Технические характеристики процессора Таблица 8.3

Тип модуля	SM 321
Количество входов	16
Напряжение питания модуля: номинальное значение допустимый диапазон изменений Входное напряжение: номинальное значение логической единицы логического нуля Изоляция Входной ток логической единицы Потребляемый ток Потребляемая мощность Габариты Масса	= 24 В 20,4...28,8 В = 24 В -13...-30 В -5...+30 В Оптоэлектронная 7,0 мА 10 мА 3,5 Вт 40х125х120 мм 0,2 кг

Выбираем модули вывода дискретных сигналов SM 322, основные характеристики которых приведены в таблице 8.4.

Технические характеристики модуля вывода Таблица 8.4

Тип модуля	SM 322
Количество входов	16
Напряжение питания нагрузки L+/L1: номинальное значение допустимый диапазон изменений Входное напряжение логической единицы: Выходной ток логической единицы: при номинальном напряжении и 60°С минимальный Выходной ток логического нуля Суммарный выходной ток Ламповая нагрузки Частота переключения выходов: при активной нагрузке при индуктивной нагрузке при ламповой нагрузке Ограничение коммутационных перенапряжений Потребляемый ток: от шины расширения ввода-вывода от источника питания L+/L1 Потребляемая мощность Габариты Масса	= 24 В 20,4...28,8 В L+ - 0,8 В 0,5 А 5 мА 0,5 мА 3,0 А 5 Вт 100 Гц 0,5 Гц 100 Гц L+ - 48 В 90 мА 200 мА 5,0 Вт 40х125х120 мм 0,21 кг

В качестве модулей аналоговых входов выбираем модули ввода аналоговых сигналов SM 331, основные характеристики которых приведены в таблице 8.5.

Технические характеристики модуля вывода Таблица 8.5

Тип модуля	SM 331
Количество входов	8
Напряжение питания Параметры входных сигналов/входное сопротивление канала: напряжения силы тока сопротивления Максимально допустимое напряжение Максимально допустимый ток Время интегрирования Потребляемый ток: от внутренней шины контроллера от источника питания Потребляемая мощность Габариты Масса	= 24 В 1 В/ 10 МОм 4...20 мА/25 Ом 600 ОМ/10 МОм 20 В 40 мА 2,5/16,6/20/100 мс 60 мА 200 мА 1,3 Вт 40х125х120 мм 0,25 кг

9. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УЗЛА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Электрооборудование механизма подачи, расположено в электротехническом помещении, т.е. непосредственно удалено от механизма. Электрооборудование устанавливается внутри шкафа, ввод кабелей производится снизу, крепление осуществляется на монтажную панель.

Все металлические части корпуса должны быть соединены через возможно большую площадь поверхности (не от точки к точке). Если требуется, то применяются прокладки с зазубринами. Дверь шкафа должна быть соединена с его корпусом через заземляющую плетенку, которая должна быть как можно короче.

Заземления оборудования / машин являются по существу защитной мерой. Однако, в случае приводных систем, это так же влияет на излучение помех и помехозащищенность. Система может быть заземлена в конфигурации звезда или каждый компонент заземляется отдельно. Предпочтение должно быть отдано последней заземляющей системе в случае приводных систем, то есть все части установки заземляются соединением через их поверхность или по образу петли. Сигнальные и силовые кабели должны прокладываться раздельно. Минимальное расстояние: 20 см. Необходимо обеспечить перегородки между силовыми и сигнальными кабелями. Перегородки должны заземляться в ряде точек по всей длине. Контакторы, реле, катушки клапанов, электромеханические операционные счетчики часов, и т. д., должны быть с гасящими элементами, например, RC-элементами, диодами, варисторами. Эти гасящие элементы должны быть непосредственно подключены к катушке. Не экранированные кабели, связанные с той же схемой (выходящий и входящий проводники) должны быть свитыми, или поверхность между выходящими и входящими проводниками выдерживается как можно меньшей, чтобы предотвратить ненужный эффект взаимодействия.

Оголенная металлическая монтажная панель, изготовленная из нержавеющей стали, либо гальванически защищенной стали, не окрашивается в местах соединения с элементами электрооборудования.

Схема расположения электрооборудования шкафа приведена на рис. 9.1.

Рис. 9.1 1 - Коммутационный дроссель; 2 - Тиристорный преобразователь; 3 - Клеммник вывода кабелей; 4 - Клемник ввода кабелей; 5 - Вводной автомат; 6 - Токовое реле; 7 - Пускатель; 8 - Предохранители; 9 Главный контактор.

11. ОХРАНА ТРУДА

11.1 Производственная санитария

При эксплуатации рабочего места автоматизированного электропривода механизма подачи стола станка модели 6Ф13ГН-1 такие вредные производственные факторы, как шум и вибрация, не возникают, так как лаборатории по поверке приборов давления размещают в помещениях, удаленных или изолированных от источников шума и вибраций. Шум и вибрация классифицируются по ГОСТ 12.0.003-74 [1] как активные, то есть они могут оказать воздействие на человека посредством заключенных в них энергетических ресурсов.

Допустимые уровни шума по ГОСТ 12.1.003-88[2] приведены в таблице 11.1.

Допустимые уровни шума Таблица 11.1

Рабочие места	Уровни звукового давления в дБ в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц	Уровни звука и эквивалентные уровни звука, дБА
	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Постоянные рабочие места и рабочие зоны в производственных помещениях на территории предприятиях	99	92	86	83	80	78	76	74	80

Методы и средства борьбы с шумом принято подразделять на:

методы снижения шума на пути распространения его от источника;

методы снижения шума в источнике его образования;

средства индивидуальной защиты от шума.

Снижение шума на пути его распространения от источника в значительной степени достигается проведением строительно-акустических мероприятий. В данном случае применима акустическая обработка помещений (облицовка части внутренних поверхностей ограждений звукопоглощающими материалами, а также размещение в помещении штучных поглотителей, представляющих собой свободно подвешиваемые объемные поглощающие тела различной формы), звукоизолирующие ограждения или звукозащитные кабины.

При выборе и расчете освещения производственного участка руководствуются нормами проектирования производственного освещения СНБ 2.04.05-98 [3], в которых задаются как количественные (величина минимальной освещенности), так и качественные характеристики (показатель ослепленности и дискомфорта, глубина пульсации освещенности) искусственного освещения. Согласно СНБ 2.04.05-98 нормы для данного типа производства приведены в таблице 11.2.

Таблица 11.2

Характер зрительных работ

Разряд зрительных работ

Подразряд зрительных работ

Контраст объекта с фоном

Характеристика фона

Искусственное освещение

Естественное освещение

Совмещенное освещение

Освещенность, лк

Сочетание нормируемых величин показателя ослепленности и коэффициента пульсации

КЕО, ен, %

Общее освещение

P

Kп, %

При верхнем или комбинированном освещении

При боковом освещении

При верхнем или комбинированном освещении

При боковом освещении

Общее наблюдение за ходом производственного процесса

VIII

А

Независимо от характеристики фона и контраста объекта с фоном

200

40

20

3

1

1,8

0,6

Наиболее распространены три типа источника света: лампы накаливания, люминесцентные лампы и газоразрядные лампы высокого давления. Преимущество ламп накаливания состоит в том, что они включаются в сеть без дополнительных пусковых приспособлений. Однако имеют относительно низкую световую отдачу. Газоразрядные лампы высокого давления отличаются высокой световой отдачей и компактностью, однако, имеют сложную схему включения и невысокий срок службы.

Электроосвещение обеспечивает равномерную освещенность не менее 100 лк. Применение открытых электрических ламп не допускается. Наблюдение за состоянием арматуры и светильников возлагается на лиц, выделенных для этой цели.

Для освещения данного автоматизированного рабочего места наиболее подходят люминесцентные лампы. Эти лампы имеют высокую световую отдачу (до 75 лм/Вт), большой срок службы (до 10000 ч), лучшую, чем у ламп накаливания цветопередачу, относительно малую яркость (хотя и создают ослепленность).

Содержание вредных веществ в воздухе регламентируется ГОСТ 12.1.005-88 [4]. В рассматриваемом производственном процессе отсутствуют значительные выделения вредных веществ, а значит, нет необходимости предусматривать специальную очистку воздуха.

Для повышения производительности труда, снижения утомляемости в производственных помещениях поддерживается микроклимат в соответствии со СанПиН № 11-19-94. В нем устанавливаются значения температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха для рабочей зоны производственных помещений в зависимости от категории тяжести выполняемой работы, величины избытков явного тепла, выделяемого в помещении, и период года. В данном случае работа заключается в наблюдении за процессом поверки и, следовательно, может быть отнесена к категории «Легкая 1а». Тогда, согласно ГОСТ 12.1.005-88 ССБГ, допустимые температуры, скорость и относительная влажность воздуха на постоянных и рабочих местах производственных помещений устанавливается согласно таблице 11.3.

Параметры микроклимата Таблица 11.3

Период года	Категория работ	Оптимальные нормы на постоянных и непостоянных рабочих местах	Относительная влажность%
		Температура, ?С	Скорость движения воздуха, м/c, не более
Теплый	Легкая 1а	23-25	0,1	40-60
	Легкая 1б	22-23	0,2
Холодный	Легкая 1а	22-24	0,1	40-60
	Легкая 1б	21-23	0,1

Поддержание указанных значений микроклимата можно поддерживать путем использования кондиционеров, отопительных приборов в виде радиаторов, а также смешанной вентиляцией с частичным использованием естественного побуждения для притока или удаления воздуха.

При работе с дисплеем ЭВМ возникают следующие вредные факторы:

электромагнитные поля;

рентгеновское излучение;

ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

Воздействие электромагнитных полей на человека зависит от напряженностей электрического и магнитного полей, потока энергии, частоты колебаний, размера облучаемой поверхности тела и индивидуальных особенностей организма.

Наиболее эффективным и часто применяемым из названных методов защиты от электромагнитных излучений является установка экранов. Экранируют либо источник излучения, либо рабочее место. Экраны бывают отражающие и поглощающие. Индивидуальные экранирующие комплексы предназначены для защиты от воздействия электрического поля, напряженность которого не превышает 60 кВ/м.

Для обеспечения безопасности работ с источниками электромагнитных волн (в данном случае с ПЭВМ) производится систематический контроль фактических значений нормируемых параметров на рабочих местах. Контроль осуществляется измерением напряжения электрического и магнитного полей, а также измерением плотности потока энергии.

Для экранов применяют материалы с высокой электрической проводимость (сталь, медь, алюминий, латунь) в виде листов толщиной не менее 0,5 мм или сетки с ячейками не более 4 4 мм. Каждый экран обязательно заземляют. Защита с помощью экранов выполняется многоступенчатой, включая экранирования генераторного (первичного) контура, рабочих контуров (плавильных, нагревательных и др.) и установки в целом.

Степень ослабления электромагнитного поля экраном характеризуется величиной, условно называемой глубиной проникновения электромагнитного поля в материал экрана, толщина которого должна быть больше глубины проникновения поля.

Эластичные экраны (из специальной ткани с вплетенной тонкой металлической сеткой) применяют для изготовления экранных штор, чехлов, спецодежды и т.п. Для экранов применяют и оптически прозрачное стекло, покрытое полупроводником - двуокисью олова; оно также обеспечивает ослабление электромагнитного поля.

11.2 Техника безопасности

Основными опасными производственными факторами на данном рабочем месте является электрический ток.

Электрооборудование на данном рабочем месте (ДРМ) оснащается пусковой аппаратурой, исключающей самопроизвольное включение при восстановлении внезапно исчезнувшего напряжения независимо от положения органов управления к этому моменту.

Поскольку питание электрооборудования тянущего устройства осуществляется на напряжении 380 В, то существует опасность поражения электрическим током. Поэтому необходимо применение защитного зануления электрооборудования тянущего устройства. Зануление - это преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводом нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Отключение поврежденной установки тянущего устройства от питающей сети произойдет, если значение тока однофазного короткого замыкания IК, которое искусственно создается в цепи, превысит значение тока срабатывания защитного аппарата Iном и выполнит следующее условие:

(11.1)

Где k = 1,25 - коэффициент кратности тока;

Iном = 10 - номинальный ток плавких вставок предохранителей, защищающих двигатель, А.

Таким образом из (11.1) следует:

Выбираем нулевой защитный проводник стальной, активное сопротивление которого Rн.з. = 0,2 Ом, индуктивное сопротивление xн.з. = 0,2 Ом.

Определяем полное сопротивление петли «фаза-нуль»:

, (11.2)

Где Rф = 0,9 - активное сопротивление фазного и защитного проводника, Ом;

xф = 0,03 - внутреннее индуктивное сопротивление фазного проводника, Ом;

xп = 0,02 - внешнее индуктивное сопротивление петли «фаза-нуль».

Ом

Находим действующее значение тока однофазного короткого замыкания, проходящего в схеме в аварийном режиме,

, (11.3)

Где Uф - фазное напряжение, В;

ZП - полное сопротивление петли «фаза-нуль», Ом;

ZТ = 3.5 - полное сопротивление трансформатора, Ом.

Таким образом, условие (11.1) выполняется, что означает: отключающая способность системы зануления обеспечена, и нулевой защитный проводник выбран правильно.

Для персонала, обслуживающего автоматизированное рабочее место разработаны и утверждены в установленном порядке инструкции по охране труда, в которых приводят обязанности обслуживающего персонала, безопасные приемы и методы работы при обучении, наладке и ремонте, формы организации контроля за мероприятиями и средствами обеспечения безопасности, рациональные режимы труда и отдыха персонала, обслуживающего данное ДРМ.

Для обеспечения эксплуатации применяются следующие меры:

- сначала обслуживающий персоонал ознакамливается с общими требованиями безопасности, в которых указываются назначение и характеристики ДРМ, характеристика опасных и вредных производственных факторов, действующих на работающих, требования по обеспечению взрыво- и пожаробезопасности, условия допуска лиц к выполнению работы, а также ответственность работающего за нарушение требований инструкции, затем ознакамливается с требования безопасности перед началом работы. В частности рабочий должен проверить исправность оборудования, ограждений, сигнализации, блокировочных и других устройств, защитного заземления, вентиляции, провести тестовую проверку функционирования частей ДРМ. Особое внимание при этом уделяется блокировочным устройствам, которые срабатывают в соответствии с электрической схемой. Потом он должен усвоить требования безопасности во время работы, в которых указываются способы и приемы безопасного выполнения работ, правила использования технологического оборудования, а также требования безопасности в аварийных ситуациях, в которых отражаются порядок безопасного отключения и действия персонала при возникновении опасных, критических и аварийных ситуаций, которые могут сформировать несчастный случай или аварию.

Также персоонал необходимо ознакомить с требованиями безопасности по окончанию работы. В этих требованиях указывается порядок отключения ДРМ, записей в журнале о техническом состоянии, передачи ДРМ по смене. При этом каждый должен владеть требованиями безопасности, безопасными приемами и методами работы при обучении, проведении наладочных, ремонтных и профилактических работ, требованиями к организации контроля за безопасной работой.

11.3 Пожарная безопасность

В соответствии с НПБ 5-2000 данное производство по пожарной, взрывной и взрывопожарной опасности можно отнести к категории Д. Категория Д - это производства, в которых обрабатываются негорючие вещества и материалы в холодном состоянии. Согласно с НПБ 5-2000 здание, в котором предполагается размещение данного ДРМ, можно отнести ко II степени огнестойкости. Согласно указанному БНБ 2.02.02-01 допускается использовать один эвакуационный выход, если число работающих соответствует приведенному в таблице 11.3.

Таблица 11.3

Степень огнестойкости здания	Предельное число эвакуируемых человек с одного этажа здания при числе этажей
	2	3	4 и более
II	70	35	15

Ширина эвакуационного прохода составляет не менее 1 м., коридор или переход в другое здание - не менее 1,4 метра. Ширина лестничных маршей не менее ширины выхода на лестничную площадку с наиболее населенного этажа, но не менее 1 метра. Максимальное расстояние от наиболее удаленного рабочего места до эвакуационного выхода составляет 50 метров.

В качестве способа предотвращения распространения огня, здание оборудовано огнестойкими противопожарными перегородками 1 типа.

Помещение, в котором располагается РТК оборудовано первичными средствами пожаротушения. В качестве таких средств можно применять углекислотные и порошковые огнетушители, предназначенные для тушения различных материалов установок под напряжением до 1000В (например, ОУ-2, ОПС-10, ОП-1).

Переносной порошковый огнетушитель ОП-1 “Спутник” предназначенный для тушения небольших загораний, состоит из корпуса, сетки и крышки. Все детали изготовлены из полиэтилена. Для приведения его в действие необходимо отвернуть крышку на горловине, взять огнетушитель за нижнюю часть корпуса, подойти к месту загорания, опрокинуть огнетушитель горловиной вниз и встряхнув его, высыпать порошок в очаг горения. Ручной огнетушитель ОУ-2 представляет собой стальной баллон, в горловину которого ввернут на конусной резьбе вентиль с сифонной трубкой. Запорный вентиль имеет предохранительную мембрану, раструб огнетушителя ОУ-2 присоединен к корпусу вентиля шарнирно. При тушении загораний раструб огнетушителя ОУ-2 направляют на горящий объект и поворачивают маховичок вентиля до упора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

При разработке данного дипломного проекта был проведен расчет и проектирование автоматизированного электропривода механизма продольной подачи стола станка. В результате проведенной работы были составлены: расчетно-пояснительная записка, а так же графическое приложение.

В ходе работы был проведен анализ технологического процесса, а также анализ работы механизма подачи. Был осуществлен выбор системы электропривода модернизируемой установки, выбор и проверка электродвигателя, взамен старого двигателя постоянного тока был выбран высокомоментный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, управляемый комплектным электроприводом ЭПУ-1. Было осуществлено проектирование системы автоматического управления, которая в последствии была смоделирована, в результате чего были получены графики переходных процессов во всех режимах работы установки. В расчетно-пояснительной записке приведен алгоритм и программа работы контроллера, управляющего механизмом подачи. Были рассмотрены мероприятия по обеспечению охраны труда при эксплуатации производственной установки. Кроме того, было проведено экономическое обоснование данного технического решения.

Основные вопросы данного диплома отображены на листах графического приложения. Таким образом, тема данного дипломного проекта проработана полностью.

ЛИТЕРАТУРА

О.П. Михайлов "АЭП станков и промышленных роботов". М.: Машиностроение, 1990. - 304с.

А.И. Кочергин "Конструирование и расчет металлорежущих станков и станочных комплексов". Мн.: Выш. шк., 1991. - 382с.

Справочник по электрическим машинам: В 2 Т./под общей ред. И.П. Копылова. - Т1. М. : Энергоиздат, 1988. - 456.

Справочник по электрическим машинам: В 2 Т./под общей ред. И. П. Копылова. - Т2. М. : Энергоиздат, 1989. - 688.

Станки с числовым программным управлением / Под ред.

В.А. Лещенко - М.: Машиностроение, 1979.

Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. - Л.: Энергоиздат, 1982.

Анхимюк В.А., Олейко О.Ф., Михеев Н.Н. Теория автоматического управления. - Мн.: Дизайн ПРО, 2000.

Грачев Л.Н., Косовекий В.Л., Ковшов А.Н. и др. Конструкция и наладка станков с программным управлением. - М.: Высш. Шк., 1989.

Ключев В.И. Теория электропривода. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

Резисторы, конденсаторы, транзисторы, дроссели, коммутационные устройства РЭА: Справ./Н.Н. Акимов, Е.П. Ващуков, В.А. Прохоренко, Ю.П. Ходоренок - Мн.: Беларусь, 1994. - 591с.

Силовые полупроводниковые приборы: Справочник/о.Г. Чебовский, Л.Г. Моисеев, Р.П. Недошивин - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 400с.

Электротехнический справочник. В 3т. Т.3.: Под общ. ред. Профессоров МЭН: И.Н. Орлова и др. - М.: Энергоатомиздат, 1988. - 616с.

Электрический справочник. В 3т. Т. 2. Электротехнические устройства /Под общ. ред. Проф. МЭН В.Г. Герасимова, Л.А. Кунова и др. - М.: Энергоиздат, 1981. - 640с.

Станки с числовым программным управлением. М.: Машиностроение, 1979.

Под ред. В.А. Елисеева, А.В. Шниянского. Справочник по автоматизированному ЭП. М.: Энергоатомиздат, 1983.

Янковенко В.С. и др. Расчет и конструирование элементов ЭП. М.: Энергоатомиздат, 1987.

Зимин Е.Н. и др. Электроприводы постоянного тока с вентильными преобразователями. М.: Энергоатомиздат, 1981.

Терехов В.М. Элементы автоматизированного ЭП. М.: Энергоатомиздат, 1987.

Размещено на Allbest.ru