Разработка системы автоматизации вагранки

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Большинство технологических операций в литейном производстве очень трудоёмко, протекает при высокой температуре с выделением газов и кварцсодержащей пыли. Для уменьшения трудоёмкости и создания нормальных санитарно-гигиенических условий труда в литейных цехах применяют различные средства механизации и автоматизации технологических процессов и транспортных операций. Внедрение механизации в литейное производство относится к середине 20 века. Тогда для приготовления формовочных материалов начали использовать бегуны и сита, а для очистки отливок -- пескоструйные аппараты. Были созданы простейшие формовочные машины с ручной набивкой форм, позднее стали применять гидравлические прессы. В 20-х гг. появились и быстро распространились пневматические встряхивающие формовочные машины.

На каждой технологической операции стремились заменить ручной труд машинным: совершенствовались оборудование для изготовления форм и стержней, устройства для выбивки и очистки отливок, механизировалась транспортировка материалов и готовых отливок, были внедрены конвейеры, разработаны методы поточного производства. Дальнейший рост механизации литейного производства выражается в создании новых усовершенствованных машин, литейных автоматов и автоматических литейных линий, в организации комплексно-автоматизированных участков и цехов. Наиболее трудоёмкие операции при производстве отливок -- формовка, изготовление стержней и очистка готовых отливок. На этих участках литейных цехов в наибольшей степени механизированы и частично автоматизированы технологические операции. Особенно эффективно внедрение в литейное производство комплексной механизации и автоматизации. Перспективными являются автоматические линии формовки, сборки и заливки форм сплавом с охлаждением отливок и их выбивкой.

Для финишных операций (очистки и зачистки отливок) применяют проходные барабаны непрерывного действия с дробемётными аппаратами. Крупные отливки очищают в камерах непрерывного действия, вдоль которых отливки передвигаются на замкнутом транспортёре. Созданы автоматические очистные камеры для отливок, имеющих сложные полости. Например, фирмой «Омко-Нангборн» (США -- Япония) разработана камера типа «Робот». Каждая такая камера представляет собой независимый механизм для транспортировки отливок, который работает автоматически, выполняя команды, поступающие от так называемых модулей управления, расставленных на монорельсовой транспортной системе. В зоне очистки по заранее заданной программе с оптимальной скоростью вращается подвеска, на которую автоматически навешивается отливка. Двери камеры открываются и закрываются автоматически.

При массовом производстве предварительная (черновая) зачистка отливок (обдирка) осуществляется в литейных цехах. Во время этой операции также подготавливаются базы для механической обработки отливок на автоматических линиях в механических цехах. Заключительные операции могут производиться и на автоматических линиях.

Возможности механизации и автоматизации литейного производства особенно возросли после разработки принципиально новых технологических процессов литья, например изготовление оболочковых форм, или Кронинг процесс (40-е гг., ФРГ), изготовление стержней отверждением в холодных стержневых ящиках (50-е гг., Великобритания), изготовление стержней с отверждением их в горячих стержневых ящиках (60-е гг., Франция). Еще в 40-е гг. в промышленности начали применять метод изготовления отливок высокой точности по выплавляемым моделям. За относительно короткий срок все технологические операции процесса были механизированы. [1]

1. Анализ технологического процесса как объекта управления

Литейное производство, одна из отраслей промышленности, продукцией которой являются отливки, получаемые в литейных формах при заполнении их жидким сплавом.

Методами литья изготовляется в среднем около 40 % (по массе) заготовок деталей машин, а в некоторых отраслях машиностроения, например в станкостроении, доля литых изделий составляет 80 %. Из всех производимых литых заготовок машиностроение потребляет примерно 70 % металлургическая промышленность -- 20 %, производство санитарно-технического оборудования около 10 %. Литые детали используют в металлообрабатывающих станках, двигателях внутреннего сгорания, компрессорах, насосах, электродвигателях, паровых и гидравлических турбинах, прокатных станах, сельскохозяйственных машинах, автомобилях, тракторах, локомотивах, вагонах.

Основные сплавы, из которых изготовляют отливки: серый, ковкий и легированный чугун (до 75 % всех отливок по массе), углеродистые и легированные стали (свыше 20 %) и цветные сплавы (медные, алюминиевые, цинковые и магниевые).

В настоящее время до 90 % всего чугуна выплавляется в вагранках. Непрерывно возрастающие требования к свойствам чугуна, соединение новых марок модифицированных и легированных чугунов вызывают необходимость широкого внедрения плавки в электропечах, но одновременно совершенствуется процесс ваграночной плавки с целью получения высококачественного чугуна при минимальных затратах.

Вагранка - шахтная печь непрерывного действия, работающая по принципу противотока, в которой металл соприкасается с твердым топливом и продуктами его горения. Современная вагранка -- шахта в виде вертикального стального цилиндра с толщиной стенок 6--10 мм, футерованного изнутри огнеупорным кирпичом и установленного на подовую плиту, покоящуюся на колоннах.

Вагранка состоит из 3 основных частей (рисунок 1): нижней -- горна 1, в котором скапливается выплавляемый жидкий чугун; средней -- собственно шахты 2, полностью загружаемой шихтовыми материалами (металл, топливо, флюсы); верхней -- трубы 3, через которую горячие ваграночные газы выводятся в искрогаситель 4 и далее в атмосферу. В середине подовой плиты имеется отверстие с откидным дном для удаления остатков по окончании процесса плавки. Розжиг вагранки начинается с загрузки на горящие дрова первой порции кокса (холостой колоши), заполняющей часть шахты на 0,7--1 м выше фурм 7. Когда кокс холостой колоши разгорится, включают дутьё, затем шахту загружают до загрузочного окна рабочими колошами, состоящими из порций металла, топлива и флюса (известняка, основного мартеновского шлака, реже плавикового шпата). После подогрева шихты вновь включают дутьё и начинается процесс плавки. Новые порции загружают по мере расплавления шихты, которая постепенно опускается в зону плавления и подогревается поднимающимися вверх горячими газами. Противоток переплавляемых материалов и продуктов горения в вагранке способствует эффективному использованию топлива. Расплавленный и перегретый металл собирается в горне вагранки или стекает в копильник 6, откуда он по мере надобности выпускается через нижнюю лётку в ковши для разливки в формы, флюсы, сплавляясь с золой топлива, сплавившейся футеровкой и окислами, образуют шлак, выпускаемый через верхнюю шлаковую лётку, расположенную в верхней части горна или копильника (на рисунке не показана).[2]

Вагранки, изготовляемые в СССР, нормализованы в зависимости от их производительности и выпускаются диаметром от 0,5 до 1,3 м, производительностью 1,3,5,7,10 т/ч. В цехах серийного производства крупного литья строят также вагранки производительностью 20--30 т/ч. Основное топливо-- литейный кокс, который частично заменяют литейным антрацитом, термоантрацитом или коксобрикетами.



Рисунок 1- Вагранка

Применение коксобрикетов снижает расход топлива, повышает производительность вагранки, уменьшает содержание серы в чугуне и улучшает его свойства. Металлическая шихта состоит из доменного литейного чугуна в чушках, чугунного лома, собственного возврата литейного цеха, стального скрапа и ферросплавов.

В вагранку воздух подаётся от воздуходувки под давлением 5--17 кН/м² (500--1700 мм вод. ст.) через воздушную коробку 5 и фурмы в зону горения топлива. Для более равномерного распределения вдуваемого воздуха по сечению вагранки была разработана впервые в СССР Л. М. Мариенбахом и внедрена система двух и более рядов фурм (от 4 до 8 фурм в каждом ряду). Это снизило расход топлива на 15--20% и повысило производительность вагранки на 25% с одновременным повышением температуры металла.[2]

Вследствие разрушения футеровки в плавильном поясе вагранки работают по 12--18 ч, после чего подвергаются текущему ремонту. При необходимости ежедневной или круглосуточной выплавки чугуна работают попеременно на 2 или 3 вагранки. В 1951 г. СССР Н. А. Баринов создал для чугунолитейного производства водоохлаждаемые вагранки непрерывного действия, позволяющие вести плавку в течение 100--120 ч без текущего ремонта футеровки.

Во избежание загрязнения атмосферы колошниковой пылью и отходящими газами разрешается строительство только так называемых закрытых вагранок, оборудованных рекуператорами, пылеулавливателями и газоочистными устройствами, системой автоматических приборов и регуляторов.

Внедрение автоматизированных систем управления позволяет осуществить системный подход к проблеме комплексной автоматизации технологического процесса плавки чугуна в ваграночных установках на основе использования вычислительной техники.[1]

2. Аппаратура технологического процесса

Вагранка - шахтная печь диаметром 1000, 1250 или 1400 мм. Вагранка 5232М диаметром 1250 мм наиболее распространена в промышленности. Она представляет собой вертикальную печь, состоящую из двух основных частей: горновой и шахтной. В горновой, нижней, части вагранки происходят горение топлива и плавление сырья. Здесь развиваются наиболее высокие температуры, поэтому горновая часть защищена водяной рубашкой - ватержакетом. Выше ватержакета шахта защищена от воздействия высоких температур футеровкой из шамотного кирпича.

Воздух, необходимый для горения топлива, подается в вагранку через специальные устройства - фурмы, которые симметрично расположены по окружности вагранки в один ряд на высоте 0,75 диаметра вагранки от ее днища. В ней находится 6 фурм диаметром 50 мм. Фурмы ряда соединены общим кольцевым коллектором (фурменным поясом), через который воздух поступает по всему периметру вагранки.

Сортированные сырьевые материалы и кокс из расходных бункеров через весовые дозаторы подаются с помощью скипового подъемника, конвейера или бадьи с открывающимся днищем в загрузочное окно, расположенное в боковой стенке вагранки. Высота рабочей зоны вагранки равна 4-5 ее диаметрам. Расход топлива (кокса) в вагранках, зависящий в основном от применяемых сырьевых материалов, составляет 18-20% массы сырья.

Вагранка - непрерывно действующий противоточный тепловой агрегат. Загруженные сверху сырье и топливо чередующимися слоями опускаются вниз, а образующиеся в нижней части вагранки продукты горения топлива - горячие газы поднимаются вверх, передавая свою теплоту верхним слоям материала. Таким образом, сырье, опускаясь вниз по вагранке, разогревается и превращается в расплав. Расплав выпускают из вагранки через летку, которая обычно расположена в боковой стенке на высоте 0,3 диаметра вагранки от днища или непосредственно в днище. Диаметр отверстия летки 35-80 мм зависит от производительности вагранки. Для стабилизации струи расплава к боковой летке может быть пристроен копильник.

В нижней части вагранки установлены узел выпуска расплава, люк розжига и механизмы закрывания днища. Узел выпуска расплава состоит из летки и воздухоохлаждаемого предохранительного щитка, который служит для защиты персонала от брызг расплава, а также заслонкой, частично перекрывающей отверстие летки. Сечение выпускного отверстия можно регулировать, поднимая или опуская предохранительный щиток. Для розжига вагранки предусмотрен специальный люк, закрываемый футерованной дверцей. Закрывание и открывание днища вагранки производятся с помощью специального механизма, состоящего из двух скалок, оканчивающихся роликами. Концы скалок шарнирно соединены траверсой, на среднюю часть каждой воздействует пневмоцилиндр.

Механизм снабжен предохранительными штырями, препятствующими случайному открыванию полуднищ.

Над главной секцией расположена промежуточная, состоящая из двух цилиндрических обечаек, соединенных между собой кольцами. Так же, как и главная секция, промежуточная снабжена двумя линзовыми компенсаторами. Если при розжиге вагранка была оставлена без воды, а затем в разогретый до высокой температуры ватержакет была подана холодная вода, то в результате интенсивного парообразования внутри ватержакета создается высокое давление и вода вскипает из-за ее недостаточного поступления или прекращения подачи. [2]

3. Постановка и декомпозиция общей задачи управления технологическим процессом

Целевая функция управления процессом плавки в вагранке заключается в обеспечении заданных пределов производительности печи, химического состава и температуры чугуна при минимизации его себестоимости (в частности, за счет поддержания наименьшего удельного расхода кокса). Для достижения этой цели ставятся частные задачи стабилизации контролируемых возмущающих воздействий. К контролируемым возмущающим воздействиям относятся: изменение влажности воздушного дутья, природного газа, технического кислорода, содержания О₂ в техническом кислороде, температуры и давления дутья, уровня загрузки шихтовых материалов.

При этом практически можно регулировать температуру и влажность воздушного дутья, а также уровень плавильной шихты в шахте вагранки. Основным регулирующим воздействием является расход воздушного дутья.

Если в соответствии с современными тенденциями модернизации ваграночного процесса применяются природный газ (для экономии кокса) и технический кислород (для интенсификации плавки), то вспомогательной задачей управления процессом плавки чугуна в вагранке оказывается регулирование расходов природного газа и технического кислорода.

При оснащении вагранки специальным рекуператором для подогрева воздушного дутья необходимо управлять тепловыми режимами дожигания СО и горения дополнительно вводимого природного газа путем надлежащего ввода воздуха в рекуператор.

Локальные системы управления (регулирования) для ваграночной плавки строятся на основе средств контроля процесса плавки в сочетании с автоматическими управляющими устройствами: регуляторами, исполнительными механизмами, регулирующими органами.

В схеме автоматизации ваграночного процесса предусмотрено использование оптимального регулирования дутьевого режима - по максимуму температуры чугуна.

В локальных системах автоматического управления рекомендуется применять приборы КТС ЛИУС-2 (комплекс технических средств локальных информационно-управляющих систем).

Внедрение автоматизированных систем управления позволяет осуществить системный подход к проблеме комплексной автоматизации технологического процесса плавки чугуна в ваграночных установках на основе использования ЭВМ. Переход от отдельных локальных САУ к АСУ ТП дает возможность не только оперативно устанавливать связи между частными задачами при решении общей задачи комплексной автоматизации ваграночного процесса, но и осуществить оптимальное управление последним в целом с учетом технических, организационных и экономических факторов.

4. Выбор принципиальных технических решений

Важным элементом в технологических линиях производства изделий из чугуна являются плавильные агрегаты.

В Казахстане из 122 технологических линий по производству чугунных изделий 103 оснащены коксовыми вагранками, 17 линий -- индукционными печами, 2 линии -- электропечами.

Производительность коксовых вагранок -- 2--2,5 т/ч по расплаву, индукционных печей для чугунного производства -- 1,6--2,5 т/ч, электропечей до 5 т/ч.

На большинстве отечественных предприятий эксплуатируется устаревшее плавильное оборудование. Практически все коксовые вагранки работают без горячего и кислородного дутья, что, в свою очередь, не дает возможности получить расплав требуемой (1400-- 1450 °С) температуры, а, следовательно, и нужной вязкости. [5]

АО «Термостепс» совместно с НТТП «Газовые печи» (г. Пенза) разработали и внедрили на Волгоградском заводе (филиале АО «Термостепс») принципиально новый, не имеющий мирового аналога плавильный агрегат -- коксогазовую вагранку для плавления всех видов сырья, в том числе базальтовых и других тугоплавких пород. Практически по всем технико-экономическим показателям она значительно превосходит вагранки, работающие на коксе.

Эксплуатация газовой вагранки показала эффективность нового плавильного агрегата, позволяющего:

* снизить удельный расход тепла на 1 тонну расплава на 15--20 %;

* получить температуру расплава 1500 °С, а следовательно, необходимую для его переработки вязкость;

* отказаться от установки к газовой вагранке системы подогрева воздуха или системы кислородного дутья, что значительно снижает себестоимость продукции и повышает надежность;

* снизить вредные выбросы в атмосферу в 8--10 раз по сравнению с коксовыми вагранками и отказаться от дополнительной установки к газовой вагранке системы дожига оксида углерода:

* сократить время вывода вагранки на рабочий режим с 3--4 часов до 45--60 минут;

* полностью автоматизировать процесс плавления. [6]

Кроме того на данный момент существует аналогов вагранки более нового поколения.

а) способ плавки чугуна в вагранке с двумя рядами фурм (№ патента: 2024620) Формула изобретения: способ плавки чугуна в вагранке с двумя рядами фурм, включающий последовательную загрузку шихты, подачу дутья через оба ряда фурм и его отключение, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса плавки чугуна, снижения окисления жидкого металла и увеличения производительности вагранки, начало и окончание процесса подачи дутья через различные ряды фурм осуществляют поэтапно, при этом подачу дутья в верхний ряд фурм осуществляют через 3 - 7 мин после подачи дутья в нижний ряд фурм, а отключение дутья производят в обратном порядке.

Использование предлагаемого способа позволит:

- интенсифицировать процесс плавки чугуна путем ускоренного выхода на технологический режим на 30-40%;

- снизить процент брака за счет уменьшения окисления чугуна на 10%;

- повысить производительность вагранки на 15%. [4]

б) газовая вагранка с холостой огнеупорной калошей (№ патента: 94030142)

Сущность изобретения: газовая вагранка с холостой огнеупорной колошей содержит выходные сопла горелок, суммарная площадь которых УFc равна 0,03-0,15 площади поперечного сечения шахты вагранки (Fш) при изменении температуры воздуха для сжигания газа от 20 до . Горелочный туннель выполнен с гидравлическим диаметром, равным 1,15-1,45 гидравлического диаметра выходного сопла горелки. Отношение суммарной площади отверстий выходных сопел горелок к площади поперечного сечения шахты в зависимости от температуры воздуха для сжигания газа находится в следующих пределах: при температуре воздуха УFc=(0,03-0,05)Fш,; при температуре воздуха УFc=(0,04-0,07)Fш.; при температуре воздуха УFc=(0,05-0,09)Fш.; при температуре воздуха УFc=(0,05-0,11)Fш.; при температуре воздуха УFc=(0,07-0,13)Fш.; при температуре воздуха УFc=(0,08-0,15)Fш. Горелочные туннели выполнены водоохлажденными, металлическими, например из меди или медных сплавов. [4]

в) коксогазовая вагранка (№ патента: 97108194)

Сущность изобретения: воздушные фурмы и газовые горелки с горелочными туннелями, расположенные в чередующемся порядке в шахте коксогазовой вагранки, установлены в шахте с противоположной стороны летки для выпуска расплава на участке 0,6 - 0,75 периметра шахты, причем суммарная площадь сечения горелочных туннелей составляет 1,2 - 2,0 суммарной площади сечения воздушных фурм, а угол наклона оси газовых горелок с горелочными туннелями к горизонтальной плоскости равен 0,5 - 0,2 угла наклона оси воздушных фурм к той же плоскости. [4]

5. Разработка технического задания на создание систем автоматизации

Таблица 1- Задание на автоматизацию [3]

№	Наименование технологического агрегата	Назначение	Наименование параметра	Величина параметра	Степень автоматизации	Точность
1	Вагранка закрытого типа с охладительной рубашкой	Плавка чугуна	Температура металла	1500	Автоматический регулирование
			Уровень шихты	30 м	Автоматический контроль и сигнализация
			Температура футеровки	300	Автоматический контроль
			Расход природного газа в горн	100м3/ч	Автоматический контроль
			Температура воды	100	Автоматический контроль
2	Копильник	Хранение расплав-го металла	Температура	1450	Автоматический контроль
			Масса чугуна	0-320 кН	Автоматический контроль	0,4-1 %
3	Бадья системы шихтоподачи	Хранение и транспортировка шихты	Уровень шихты в бадье	0-1 м	Автоматический контроль	1%
4	Воздуходувка	Подача воздуха в вагранку	Давление дутья	800 мм.вод. ст	Автоматический контроль	0,5-1 %
5	Мокрый очиститель отходящих газов	Очистка отходящих газов	Состав отходящих газов	Содержание СО и СО2	Автоматический контроль	0-10 %
6	Радиационный рекуператор	Очистка отходящих газов	Состав отходящих после дожига газов	Содержание СО и СО2	Автоматический контроль	0-5 %
		Подача газа в фурмы	Температура горячего дутья	150	Автоматический контроль
			Влажность дутья	50мг/м3	Автоматический контроль
7	Конвективный рекуператор	Очистка отходящих газов	Состав отходящих газов	Содержание СО и СО2	Автоматический контроль	0-5 %
8	Дымосос	Транспорт-ка отходящих газов в атмосферу	Скорость движения воздуха	50м3/ч	Автоматический контроль
9	Осушитель воздуха	Сушка воздуха	Влажность дутья	Содержание Н2О	Автоматический контроль	2,5-10 %

6. Математическое описание объекта регулирования

Прежде, чем формулировать задачу автоматического управления для одного из параметров технологического процесса, рассмотрим пример математического описания объекта регулирования.

Построим простейшую математическую модель объекта регулирования - вагранки. Для этого составим уравнение теплового баланса

,

где - количество тепла, которое требуется для того, чтобы нагреть на температуру объект с массой M и удельной теплоемкостью C за время ?t;

- тепловые потери за время ?t за счет теплопередачи в окружающую среду с температурой и с коэффициентом теплопередачи «объект-среда» ;

- количество тепла, которое поступает за время ?t от нагревателя с температурой поверхности и с коэффициентом теплопередачи «объект-нагреватель» .

В результате температура в объекте описывается следующим уравнением:

,

где - постоянная времени объекта с учетом эффектов теплопередачи с окружающей средой и нагревателем;

- коэффициент, показывающий насколько эффективней теплопередача «объект-нагреватель» по сравнению с теплопередачей «объект-среда».

Полученная простейшая модель позволяет построить график изменения температуры вагранки. [7]

Рисунок 2 - Разгонная характеристика температуры вагранки

По полученной разгонной характеристике графическим методом определяем параметры объекта регулирования:

а) - время разгона объекта регулирования;

б) - запаздывание во времени объекта регулирования;

в) - передаточный коэффициент объекта регулирования.

По внешнему виду характеристики определяем, что данный объект относится к многоемкостным объектам с самовыравниванием, соответственно вид передаточной функции объекта имеет следующий вид

.

7. Выбор и расчет регуляторов

Система автоматического регулирования представляет собой комплекс, состоящий из задающего устройства, регулирующего устройства, исполнительного механизма, регулирующего органа, объекта регулирования и измерительного устройства.

Первые три устройства составляют автоматический регулятор, а остальные - объект регулирования.

Так при выборе и расчете параметров регулятора систему автоматического регулирования представляют в виде обобщенного объекта управления и регулятора, взаимодействующих между собой по замкнутому циклу.

При выборе регулятора и расчете его параметров сначала задаются видом переходного процесса, а именно апериодическим с минимальным временем регулирования, с 20 % перерегулированием либо с минимальной квадратичной ошибкой. В данном случае заданным требованиям соответствует первый тип переходного процесса, а именно апериодический с минимальным временем регулирования.

Далее выбирается тип регулятора исходя из соотношения между запаздыванием и временем разгона. [7]

, что соответствует пропорционально-интегральному регулятору.

По выбранному типу регулятора и закону регулирования по табличным данным определяются параметры регулятора. [7]

У пропорционально-интегрального регулятора два параметра регулирования:

а) коэффициент регулятора ;

б) время интегрирования .

По полученным параметрам регулятора находим передаточную функцию регулятора

.

8. Исследование устойчивости систем автоматического регулирования

Для оценки устойчивости системы автоматического регулирования построим схему, состоящую из объекта регулирования и регулятора, взаимодействующих между собой по замкнутому циклу (рисунок 3).

Рисунок 3- Схема типовой САР

Линеаризировав модель командой Linearize Model и передав данные в рабочее пространство под именем w02

>> w=tf(w02);

По найденной функции в программе Matlab c помощью команды nyquist строим годограф Найквиста (рисунок 4). По данному годографу находим запасы устойчивости по амплитуде и по фазе.

>> nyquist(w(1,1))



Рисунок 4- Годограф Найквиста

Запас устойчивости по амплитуде равен

%= %=12,5 %,

запас устойчивости по фазе 180 град или 100 %. Запасы по амплитуде и по фазе находятся в пределах нормы. [9]

9. Исследование переходных процессов

Строим реакции на единичный скачок (рисунок 5) относительно выхода: Out(1) соответствует величине y(t) на выходе объекта регулирования.

>> step(w02)

Рисунок 5- График переходного процесса

Определяем показатели качества регулирования.

Полагая , вычисляем границы зоны 2

,

Перерегулирование находится по формуле ,

где - первое максимальное значение переходной характеристики,

- установившееся значение выходной величины.

Перерегулирование .

Время регулирования Данный параметр соответствует выбранному.[7]

Время нарастания . Время нарастания определяем при установленном способе определения от 0 до 100 %.

Время максимума

Колебательность N=1.

Установившееся значение выходной величины () совпадает с заданной величиной (единичный скачок), поэтому установившаяся ошибка , а значит, система является астатической относительно единичного скачка на входе. [9]

10. Графическая часть. Разработка и описание функциональной и принципиальной электрической схемы

В ниже приведённой схеме имеется три абсолютно идентичных канала контроля уровня, предназначенных для использования в схемах сигнализации и автоматического управления. Входные усилители собраны на транзисторах, которые позволяют получить хорошую чувствительность.

Для демпфирования входного сигнала транзисторы VT1 зашунтированы электролитическими конденсаторами С2, обеспечивающими необходимую задержку срабатывания и отпускания выходных реле. Для защиты транзистора от пробоя и для симметрирования входа, на базы VT1 подключены защитные диоды VD2. В схеме обеспечивается необходимый гистерезис срабатывания, достаточный для устранения дребезга выходных реле в момент переключения. Интегральные таймеры позволяют подключать реле с током катушки до 100 мА, что вполне достаточно для большинства случаев. Каналы контроля имеют "прямую" характеристику срабатывания реле. При достижении заданного уровня канала срабатывает соответствующее реле и зажигается сигнальный светодиод канала. Чувствительность данной схемы составляет около 3...6К. Конструктивно сигнализатор выполнен в металлическом защитном корпусе. Внешние проводники подключаются с помощью клеммной колодки. [10]

Заключение

Задачей настоящего курсового проекта была разработка системы автоматизации вагранки.

Для решения этой задачи было проведено следующее исследование: проанализирована аппаратура и технология процесса плавки металла в вагранке, поставлена и структурирована общая задача управления, выделены подзадачи управления количественными и качественными показателями работы объекта.

Далее был определен комплекс подзадач управления, подлежащих автоматизации в курсовом проекте. Для этого комплекса были разработаны технические требования и выбран регулятор.

Также осуществлены основные этапы анализа и синтеза разработанной системы автоматизированного управления температурой металла на выходе вагранки.

Для этого проанализировали отдельные динамические характеристики объекта управления и возмущающих воздействий в нем, а именно:

а) по виду динамической характеристики были определены ее параметры;

б) на основе их соотношения был выбран тип регулятора и закон, по которому осуществляется регулирование;

в) на основе передаточных функций регулятора и объекта регулирования была смоделирована САУ.

Полученная САУ была проверена на устойчивость с помощью частотного критерия Найквиста, определена классификация требований к качеству регулирования, предъявляемых внешней средой.

регулятор вагранка найквист частотный

Список использованной литературы

1 Рубцов Н.Н. История литейного производства в СССР - 2 изд., ч. 1 - М., Машиностроение, 1962. - 236 с.

2 Михайлов А.М. Литейное производство: Учебник для металлургических специальностей вузов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987. - 256 с., ил.

3 Дембовский В.В. Автоматизация литейных процессов: Справочник. - Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. - 264 с.: ил.

4 Раздел «Технологии».

5 Проектирование систем контроля и автоматического регулирования металлургических процессов. Учебное пособие для вузов/Глинков Г.М., Марковский В.А., Лотман С.Л., Шапировский М.Р. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Металлургия, 1986. 352 с.

6 Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования, 3-е изд. - М.: издательство «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1975

7 Бороденко В.А. Практический курс теории линейных систем автоматического регулирования. - Павлодар : Изд-во Кереку, 2007. - 260 с.

8 Раздел «Сигнализаторы уровня».

Размещено на Allbest.ru