Проектирование автоматизированного электропривода толкателя печи

Размещено на http://allbest.ru

ОГЛАВЛЕНИЕ

• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
• 1.1 Назначение и описание работы толкателя печи

1.2 Описание технологических условий работы и кинематическая схема

1.3 Требования, предъявляемые к электроприводу и технические данные проектируемой машины

• 2. ВЫБОР РОДА ТОКА И ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА
• 3. КАЧЕСТВЕННЫЙ ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
• 3.1 Обзор электроприводов толкателя печи
• 3.1.1 Привод постоянного тока
• 3.1.2 Синхронный электропривод
• 3.1.3 Асинхронный двигатель
• 4. РАСЧЕТ МОМЕНТОВ СТАТИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ
• 5. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
• 6. ВЫБОР РЕДУКТОРА
• 7. ПРИВЕДЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ К ВАЛУ ДВИГАТЕЛЯ
• 8. ПРИВЕДЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ К ВАЛУ ДВИГАТЕЛЯ

9. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ

• 10. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ ЦЕПИ
• ЭЛЕКТРОПРИВОДА
• 11. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК

12. РАСЧЕТ СХЕМ ПУСКА И ТОРМОЖЕНИЯ

13. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

14. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

14.1 Проверка на заданную производительность

14.2 Расчет энергетических показателей электропривода

14.3 Проверка по нагреву двигателя и преобразователя

15. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

15.1 Назначение и применение автоматизации

15.2 Предварительный выбор оборудования и средств автоматизации

15.2.1 Размещение датчиков, для определения положения толкателя печи и сляба

15.2.2 Автоматический и ручной режим работы

15.3 Разработка алгоритма автоматизации управления механизмами объекта

16. РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМА АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ТОЛКАТЕЛЕМ ПЕЧИ

17. ВЫБОР ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ АВТОМАТИЗАЦИИ И ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

18. РАЗБОРКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

19. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

19.1 Описание схемы

19.2 Разработка программного обеспечения системы автоматизации

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

ПРИЛОЖЕНИЕ



• ВВЕДЕНИЕ
• Толкатель печи относится к металлургической отрасли, а именно к вспомогательному оборудованию, для обслуживания нагревательных печей прокатного производства. Толкатель печи предназначен для сталкивания блюмсов и слябов с рольгангов в печь. Принцип работы заключается в следующем: сляб по транспортировочным рольгангам доставляется в зону толкателя. Толкатель производит перемещение заготовок на штабелирующий стол. Скорость перемещения одной заготовки составляет 0,3 м/с. После того, как сляб займет свое место в печи, толкатель на повышенной скорости возвращается на исходное положение для дальнейшего перемещения заготовки.
• Цель данной выпускной квалификационной работы - проектирование автоматизированного электропривода толкателя печи, на базе асинхронного электродвигателя с частотным регулированием скорости от преобразователя частоты. Так же планируется изучение преобразователя частоты фирмы ABB марки ACS800-01-0011-3 и программируемого контроллера фирмы Siemens марки Simatic S7-300,CPU314C.
• 
• 1. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА
• 1.1 Назначение и описание работы толкателя печи

Толкатели широко применяются для передвижения нагреваемых деталей в печах и поточных линиях. Основное отличие одного толкателя от другого заключается в способе приведения в движение башмака толкателя, который непосредственно давит на деталь. По этому признаку толкатели можно разделить на две группы

а) толкатели с гидравлическим или пневматическим приводом

б) толкатели с электрическим приводом от двигателя.

Гидравлический привод обладает более высокой мощностью и большим быстродействием, чем электрический привод. При эксплуатации гидравлического привода, создаваемая им вибрация слабо воздействует на человека, что хорошо сказывается на здоровье. Несмотря на указанные достоинства гидравлического привода, он имеет и недостатки, на которые стоит обратить внимание при решении применения привода в механическом устройстве. В большинстве своем эти недостатки связаны со свойствами жидкости, которая применяется для данного типа привода. КПД гидравлического привода меньше, чем у электрического, а также, при передаче энергии на расстояние замечаются большие потери.

Работа данного типа приводов серьезно зависит от условий окружающей среды и условий эксплуатации, например от температуры зависит вязкость рабочей жидкости. Также необходимо учитывать и загрязнение гидравлического масла. Таким приводам требуется постоянное обслуживание и контроль. Пневмопривод выделяется относительной простотой конструкции и обслуживания, он обладает возможностью работы в широком диапазоне температур, а также в помещениях с повышенной влажностью и запыленностью. У данного типа привода большой срок службы 10000-20000 часов. Но наряду с положительными качествами пневмосистемы обладают и рядом недостатков, пневматические системы не могут обеспечить плавности и точности хода, что в механизме толкателя печи является недопустимым. Также пневмопривод не может обеспечить равномерную и стабильную скорость. КПД у пневмопривода, как правило, меньше, чем у гидравлического.

Исходя из вышеописанного, выбираем электрический привод, который хоть и обладает меньшей мощностью и быстродействием, но является более неприхотливым в обслуживании и менее уязвим для внешней среды и способен поддерживать постоянство скорости и хода.

Толкатель служит для подачи очередной заготовки с рольганга в печь и для продвижения по поду печи всех лежащих в ней заготовок, внешний вид проектируемой схемы представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 - Внешний вид проектируемой схемы

Где 1- печь; 2 - слябы; 3 - толкатель печи; 4,5,6 - подающие рольганги.

На рисунке 1 мы видим толкатель печи 3 в процессе работы, сляб 2 пришел по подающим рольгангам и перемещается толкателем в печь.



1.2 Описание технологических условий работы и кинематическая схема

На рисунке 2 показана кинематическая схема механизма передвижения.

После подачи рольгангом 3 заготовки 5 толкатель 7 находится на расстоянии bот заготовки. Включается двигатель 10,толкатель 7 подходит к заготовке 5 и под нагрузкой на рабочей скорости V_р перемещает заготовку 5 на расстояние L до соприкосновения е? с заготовками 2, лежащими в печи1, а затем перемещает все заготовки вместе на ширину b одной заготовки. Последняя заготовка выталкивается из печи. После этого толкатель реверсируется и на скорости V_В>V_Р возвращается в исходное положение.

Рисунок 2 - Кинематическая схема передвижения

Где 1 -печь; 2 - заготовки в печи; 3- подающий рольганг; 4 - опорный ролик; 5- заготовка; 6 - реечная шестерня; 7 - толкатель; 8 - редуктор; 9 - тормозной шкив; 10- электродвигатель.



Подающий рольганг 3 доставляет заготовку 5 к толкателю 7, для транспортировки её в печь 1. Толкатель приводится в движение электродвигателем 10, через редуктор 8.

На рисунке 3 представлена циклограмма работы толкателя, на участке 1 видно, что толкатель разгоняется до установившейся скорости, на участке 2 толкатель печи движется со скоростью рабочего хода V_p. На участке 3 происходит процесс торможения со скорости рабочего хода до остановки механизма. На 4 участке начинается реверс, толкатель набирает скорость, до V_b=1,5. 5 участком обозначен реверс с постоянной скоростью V_b=1,5. Участок 6 - торможение при реверсе. Толкатель замедляется и останавливается.

Рисунок 3 - Циклограмма работы толкателя

1.3 Требования, предъявляемые к электроприводу и технические данные проектируемой машины

Требования к электроприводу толкателя печи: электропривод должен обеспечивать работу в повторно-кратковременном режиме работы, целесообразно обеспечить постоянство ускорения, замедления, электропривод реверсивный, регулирования скорости, как правило, не требуется. Конструкция толкателя печи должна выдерживать большие ударные нагрузки, необходимы повышенные требования к стабильности и точности положения валов.

В таблице 1 представлены технические данные механизма передвижения тележки мостового крана, необходимые для расчетов.

Таблица 1- Исходные данные толкателя печи

Обозначение	Наименование показателя	Размерность	Величина
mш	Масса штанги с рейкой	т	5,5
D	Диаметр реечной шестерни	м	0,3
Jp	Момент инерции вала со звездочками	кгм2	100
mз	Масса одной заготовки	т	2
b	Ширина одной заготовки	мм	300
L	Длина перемещения	м	8
Vp	Скорость рабочего хода	м/с	0,3
tp	Время работы	с	19
z	Число циклов	1/ч	50
адоп	Допустимое ускорение	м/с2	1
dст	Диаметр шейки ролика	м	0,25*D
мп	Коэффициент трения скольжения	-	0,015…0,02
f	Коэффициент трения качения	мм	2
мс	Коэффициент трения скольжения заготовок	-	0,15..0,2
Jш	Момент инерции тормозного шкива	кгм2	0,4
Vb	Скорость возвратного движения	м/с	1,5*Vp
Ск	Крутильная жесткость	МНм/рад	50
N	Количество заготовок	Шт.	5

автоматизация толкатель печь электропривод



• 2. ВЫБОР РОДА ТОКА И ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА
• Как правило, при выборе электродвигателя и компонентов силовой схемы необходимо определиться с выбором тока, возможны 2 вида тока.

1) Постоянный;

2) Переменный.

Рассмотрим каждый вид в отдельности. От сети постоянного тока запитывается двигатель постоянного тока, который имеет ряд существенных недостатков, одним из которых является щёточно-коллекторный узел, требующий постоянного технического обслуживания и являющийся одним из самых главных недостатков двигателя постоянного тока. От сети переменного тока запитывается асинхронный двигатель и синхронный двигатель, которые обладают лучшими показателями, чем двигатель постоянного тока, в современном производстве двигатели, работающие на переменном токе, пользуются наибольшим спросом. Правильный выбор рода тока позволяет лучшим образом обеспечить рабочий процесс и является одним из основных критериев при выборе электродвигателя.

Виды электроприводов:

1) Привод постоянного тока;

2) Асинхронный электропривод;

3) Синхронный электропривод.

Современные трехфазные двигатели, работающие на переменном токе являются преобразователями электрической энергии в энергию механическую. Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надежности данные двигатели получили широкое применение.

В работе будем рассчитывать двигатель работающий на переменном токе, сравнение приводов постоянного тока, асинхронных электроприводов и синхронного электропривода приведено в пункте 3.



3. КАЧЕСТВЕННЫЙ ВЫБОР СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА

3.1 Обзор электроприводов толкателя печи

Качество и надежность электрических приводов электромеханических машин, станков и агрегатов всецело зависит от типа привода, его технических характеристик, возможностей обеспечивать продолжительную работу с максимальной эффективностью.

Правильный выбор электрического двигателя - это не только безопасность, надежность, длительный срок его эксплуатации, но и технический показатель всего электропривода в целом. Произведем анализ электроприводов и выбор лучшего для толкателя печи.

3.1.1 Привод постоянного тока

Электроприводы постоянного тока имеют как ряд достоинств, так и недостатков,

Достоинства:

1) Широкий диапазон регулирования.

2) Простота устройства и управления.

3) Линейные механическая и регулировочная характеристики.

4) Легко регулировать частоту вращения.

5) Как двигательный, так и генераторный режим.

Недостатки:

1) Дороговизна изделия.

2) Обслуживание коллекторно-щеточных узлов. Он искрит, создает помехи, забивается проводящей пылью от щеток. А при большой нагрузке может образоваться дуга, создав круговой огонь.

3) Ограниченный срок службы из-за износа коллектора.



3.1.2 Синхронный электропривод

Достоинства:

1) Основным достоинством синхронного двигателя является работа с cosц=1, синхронный двигатель может работать, не отдавая и не потребляя реактивную мощность, при таком виде работы синхронный двигатель нагружает сеть только активным током.

Возможность работы при cosц=1 приводит к уменьшению габаритов двигателя и улучшению cosц сети.

2) Жесткая механическая характеристика, что дает постоянство скорости при любой нагрузке на валу, в пределах его перегрузочной способности.

3) Синхронные двигатели менее чувствительны к колебаниям напряжения сети, так как их максимальный момент пропорционален напряжению сети, в то время как у асинхронных двигателей критический момент пропорционален квадрату напряжения.

4) Перегрузочная способность. Синхронные двигатели имеют высокую перегрузочную способность, кроме того, при резком повышении нагрузки, перегрузочная способность синхронного двигателя может быть автоматически увеличена за счет повышения тока возбуждения двигателя.

Недостатки:

1) Сложность конструкции.

2) Главный недостаток - относительная сложность пуска синхронного двигателя.

3) Трудности с регулированием частоты вращения, которое возможно путем изменения частоты питающего напряжения.

При данных недостатках на невысоких мощностях синхронный двигатель является менее выгодным, чем асинхронный.



3.1.3 Асинхронный двигатель

Асинхронные двигатели подразделяются на два вида: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. В настоящее время большее распространение у двигателей с короткозамкнутым ротором. Это обусловлено простотой конструкции, удобством в эксплуатации, низкой стоимостью и высокой надежностью.

Достоинства асинхронных двигателей:

1) Приблизительно одинаковая скорость при разных нагрузках.

2) Возможность кратковременных механических перегрузок.

3) Относительно высокий КПД и cosц.

Недостатки асинхронных двигателей:

1) Затруднения в регулировании скорости вращения.

2) Большой пусковой ток.

3) Низкий cosц при недогрузках.

Для механизма толкателя печи выберем асинхронный двигатель, так как он обеспечивает постоянство скорости при различных нагрузках, а также довольно прост в эксплуатации.



• 4. РАСЧЕТ МОМЕНТОВ СТАТИЧЕСКИХ СОПРОТИВЛЕНИЙ И ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

На базе исходных данных рассчитаем и построим зависимость скорости рабочей машины от времени v(t). Участки различаются значениями статических нагрузок и моментов инерции. На основе заданных путей перемещения L, установившейся скорости v_у и ускорения a рассчитаем:

-время пуска t_п до установившейся скорости с допустимым ускорением, торможения t_т от установившейся скорости до остановки:

(4.1)

- путь, проходимый за время пуска (торможения) рабочей машиной:

(4.2)

- время установившегося режима движения со скоростью v_у:

;(4.3)

Подставив числовые значения, получим:

При движении вперед (с грузом):



При движении назад (без груза) :

Общее время работы:

Статические сопротивления движению создаются силами трения скольжения заготовок, трения качения.

Момент сил трения качения:

(4.4)

где m - масса движущегося тела, масса деталей , опирающихся на узел качения, масса поднимаемого или опускаемого груза, кг;

f -коэффициент трения качения;

В соответствии с формулой (2.4):

;

Момент сил трения в подшипниках:

(4.5)

Где,m₁ - масса деталей и узлов , опирающихся на ролики, кг ;

d_ш - диаметр шейки ролика , м ;

-коэффициент трения скольжения в подшипниках;

=9,81 м/c² - ускорение силы тяжести.

В соответствии с формулой (2.5) :

;

Момент сил трения скольжения тела по горизонтальной плоскости:

; (4.6)

м_c- коэффициент трения скольжения заготовок;

D - диаметр реечной шестерни.

В соответствии с формулой (4.6) :

При движении с одной заготовкой:

;

При движении с заготовками внутри печи:

;

Суммарный статический момент при движении толкателя к заготовке (при реверсировании толкателя):

Суммарный статический момент при движении с одной заготовкой:

Суммарный статический момент при движении с заготовками в печи:

Для определения динамических моментов рабочей машины рассчитываются моменты инерции рабочей машины (рабочего органа):

(4.7)

где J-моменты инерции вращающихся элементов рабочей машины;

m - Масса поступательно движущихся частей;

D - Диаметр реечной шестерни.

В соответствии с формулой (4.7):

При движении с одной заготовкой:

При движении без заготовки:

При движении с заготовками внутри печи:

При заданной величине допустимого ускорения a_доп для каждого режима рабочей машины определяются динамические моменты:

(4.8)

При движении с одной заготовкой:

При разгоне и торможении без груза:

При торможении с заготовками внутри печи:

;

Полный момент рабочей машины находится по формуле:

(4.9)



Первый участок - старт толкателя:

Второй участок: толкатель подходит к заготовке:

Третий участок - равномерное движение толкателя с одной заготовкой:

Четвертый участок - движение толкателя с заготовками в печи:

Пятый участок- торможение с заготовками в печи:

Шестой участок - начало обратного движения:

Седьмой участок - равномерное обратное движение:

Восьмой участок - торможение толкателя:

Рассчитаем среднеквадратическое значение момента :

;(4.10)

где - момент двигателя на k-м участке, Н*м;

- длительность k-го участка ,с .



Подставив числовые значения, получим:

1634.76982 Н

Мощность двигателя может быть определена по формуле:

;(4.11)

где - коэффициент, учитывающий динамические нагрузки, обусловленные вращающимися элементами электродвигателя (двигатель, редуктор), а также потери мощности в редукторе.;

- Основная скорость движения РО, м/с;

D - Диаметр шестерни выходного вала редуктора, м;

- фактическое значение относительной продолжительности включения проектируемого электродвигателя;

- ближайшее к каталожное значение относительной продолжительности включения для электродвигателя выбранной серии.

Фактическое значение относительной продолжительности включения рассчитываем, зная длительность работы t_k на всех участках движения и заданное время цикла:

(4.12)

где z - число циклов работы машины в час.

Для повторно-кратковременного режима работы следует выбирать двигатели специальных серий, предназначенных для этого режима. Выберем электродвигатель с номинальными данными при ПВ_кат=60%. Тогда мощность двигателя:



• 5. ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
• Из асинхронных двигателей выберем двигатель 4МТКН2П132LB6 [1, с. 21]. Выбор произведен по номинальной мощности и рассчитанной продолжительности включения ПВ=60%.
• Таблица 2 - Номинальные данные асинхронного электродвигателя 4МТКН2П132LB6 при ПВ=60%

Обозначение	Наименование показателя	Размерность	Величина
Pн	Номинальная мощность на валу	кВт	6
cosц	cosц	-	0,63
з(%)	КПД	%	87
nн	Номинальная частота вращения	об/мин	990
Iн	Номинальный ток при U=380В	А	16,6
rя	Сопротивление якоря и добавочных полюсов	Ом	0,42
Jдв	Момент инерции ротора двигателя	Кг*м2	0,076
Мmax	Максимально допустимый момент	Нм	273

Выбранный двигатель имеет следующие достоинства:

Двигатели с короткозамкнутым ротором - самые распространенные из электрических двигателей, применяемых в промышленности, следовательно, достать такой двигатель, возможно, будет проще.

Также электродвигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов, как следствие, обладают высокой надежностью, КПД в двигателе с короткозамкнутым ротором выше, поэтому он более энергетически эффективен. Из недостатков - затруднение в регулировании скорости вращения, но в толкателе печи не требуется частое регулирование скорости вращения, также еще один из плюсов такого двигателя - это размер и простота конструкции.


• 6. ВЫБОР РЕДУКТОРА

Передаточное число редуктора определяется по номинальной скорости вращения выбранного двигателя и основной скорости движения исполнительного органа по формуле (6.1):

;(6.1)

где D - диаметр колеса, находящегося на выходном валу редуктора и преобразующего вращение вала в поступательное движение исполнительного органа рабочей машины, м;

- основная скорость движения исполнительного органа.

В соответствии с формулой (6.1):

Выберем редуктор, исходя из того, что передаточное число должно быть равным или несколько меньшим рассчитанного, при этом должны быть учтены условия работы механизма, номинальная мощность и скорость двигателя. Выберем редуктор 1Ц3У-200 с характеристиками, представленными в таблице 3.

Таблица 3. Характеристики редуктора 1Ц3У-200. Редуктор выбираем по передаточному числу

Тип редуктора	Передаточное число	Габаритные размеры	КПД	Масса,кг	Номинальный крутящий момент, Нм
1Ц3У-200	50	557206345	0,96	190	2500


• 7. ПРИВЕДЕНИЕ СТАТИЧЕСКИХ МОМЕНТОВ К ВАЛУ ДВИГАТЕЛЯ

После выбора двигателя и редуктора рассчитаем статические моменты рабочей машины, приведенные к валу двигателя, по формуле (7.1):

(7.1)

где - статический момент рабочего органа;

- передаточное число редуктора.

При движении толкателя к заготовке (при реверсировании толкателя):

При движении с одной заготовкой:

При движении с заготовками в печи:

С учетом потерь в редукторе статический момент на валу в двигательном режиме рассчитывается по формуле (7.2):

(7.2)

При движении толкателя к заготовке в двигательном режиме(реверс):

При движении с одной заготовкой в двигательном режиме:



;

При движении с заготовками в печи в двигательном режиме:

;

При работе электропривода в тормозных режимах моменты на валу двигателя определяют по формуле (7.3) :

(7.3)

При движении с заготовками в печи в тормозном режиме:

При реверсировании толкателя в тормозном режиме:

;

Приведенные статические моменты системы электропривод - рабочая машина рассчитывают для каждого участка с учетом режима работы электропривода по формуле (7.4):

; (7.4):

где - момент потерь холостого хода двигателя.

;

где М_н - номинальный момент двигателя рассчитываем по формуле:

Нм;

При движении толкателя к заготовке в двигательном режиме (реверс):



При движении с одной заготовкой в двигательном режиме:

При движении с заготовками в печи в двигательном режиме:

При движении с заготовками в печи в тормозном режиме:

При реверсировании толкателя в тормозном режиме:


• 8. ПРИВЕДЕНИЕ МОМЕНТОВ ИНЕРЦИИ К ВАЛУ ДВИГАТЕЛЯ
• Необходимо привести моменты инерции всей системы к валу двигателя
• для того чтобы заменить систему на эквивалентную.
• Суммарный приведенный момент инерции:
• ; (8.1)
• где - приведенный к валу двигателя момент инерции поступательно и вращательно движущихся частей системы, кг•м²;
• - момент инерции ротора выбранного двигателя, кг•м²;
• - коэффициент, учитывающий момент инерции остальных моментов электропривода: тормозного шкива, муфт, редуктора, и т.д. ().
• Приведенный момент инерции рабочей машины к валу двигателя:
• ; (8.2)
• Установившуюся скорость двигателя находим по формуле:
• ; (8.3)

При движении с грузом:

;

При движении без груза:



Приведенный момент инерции при подходе к заготовке (реверс):

Приведенный момент инерции при движении с одной заготовкой:

Приведенный момент инерции при движении в печи:

Момент инерции при подходе к заготовке (реверс):

Момент инерции при движении с одной заготовкой:

Момент инерции при движении в печи:

Для каждого участка проведены расчеты, и все значения занесены в таблицу 4. Рассчитаем пусковые и тормозные моменты двигателя, которые требуются для разгона и торможения привода.

Пусковой момент:

; (8.4)

где - статический момент сопротивления движению, Н•м;

- динамический момент, Н•м.

Динамический момент рассчитываем по формуле (4.4.5):

; (8.5)

где - допустимое ускорение при пуске и торможении, ;

D - Диаметр шестерни, преобразующей вращение в поступательное движение, м; J - Приведенный момент инерции привода, кг•м².

Динамический момент:

При подходе к заготовке:

=

При движении с одной заготовкой:

=;

При движении в печи:

=;

Пусковой момент:

При начале движения вперед:

При начале движения назад:

Тормозной момент:

; (8.6)

Торможение с грузом в печи:

;

Торможение без груза при реверсе:

Приведем крутильную жесткость рабочего вала к валу двигателя:

(8.7)



9. ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ПРОВЕРКА ДВИГАТЕЛЯ

Целями предварительной проверки является уточнение нагрузочных диаграмм момента и скорости двигателя с учетом момента инерции предварительно выбранного двигателя.

Рассчитаем время переходных процессов по формуле (9.1):

;(9.1)

где - суммарный приведенный к валу двигателя момент инерции, ; - установившаяся скорость двигателя, ;

- средний момент двигателя, Н*м;

- приведенный статический момент, Н*м.

Первый участок - разгон толкателя и подход к заготовке:

Третий участок - торможение в печи:

Пятый участок - разгон в обратном направлении:

Седьмой участок - торможение:

Рассчитаем угол поворота вала двигателя за время переходного процесса:

;(9.2)



Первый участок:

Третий участок:

Пятый участок:

Седьмой участок:

Время работы с установившейся скоростью рассчитаем по формуле (9.3):

;(9.3)

где - угол поворота вала двигателя, соответствующий величине перемещения в данном режиме, рад;

- угол поворота вала за время пуска и торможения соответственно, рад.

Рассчитаем угол поворота вала двигателя, соответствующий величине перемещения в данном режиме:

Тогда время работы с установившейся скоростью:

при движении с грузом:

при движении без груза:



Рассчитаем общее время работы:

Полученное время меньше заданного времени работы t_р в исходных данных, проверка двигателя по производительности выполнена.

Проведем предварительную проверку двигателя по нагревупо величине среднеквадратичного момента:

;(9.4)

Где;

Фактическое значение ПВ:

.

Определим момент двигателя при , ближайшем к

;

Допустимый момент:

Выбранный двигатель проходит по нагреву.



Таблица 4 - Результаты предварительного расчета нагрузочных диаграмм

	С грузом	Без груза
	Пуск	Уст. 1	Уст.2	Уст. 3	Торм.	Пуск	Уст.	Торм.
,с	0,3	0,85	26,67	0,85	0,3	0,45	18,66	0,45
L,м	0,045	0,255	8	0,255	0,045	0,10	8,4	0,10
, м/с	-	0,3	0,3	0,3	-	-	0,45	-
, Н•м			2018,5	4520,0	4520,02	-
, кг•м2	224,15	224,15	269,15	494,15	494,15	224,15
, Н•м	1494,3	-	-	-		1494,3	-	1494,3
, Н•м			2018,5	4520,0	1225,69	1636,6	-142	1352
, Н•м	2,85	2,85	40,37	90,4	90,4	2,85
, Н•м	2,9647	2,9647	42,051	94,167		2,96	2,96	2,73
, Н•м	5,86	5,86	42,95	97,06	83,89	5,86	5,86	-0,16
, рад/с	100	150
, кг•м2	0,09	0,09	0,11	0,2	0,2	0,09
,кг•м2	0,196	0,196	0,214	0,304	0,304	0,196
Мдоп.уск Н•м	71,192	5,86	42,95	97,06	17,44	71,192	5,8587	65,5
,с	0,3		0,3	0,45	18,66	0,45
б, рад	15	2866,67	15	40,5	2815,6	40,5

• По данным расчетов построим нагрузочные диаграммы, на которых покажем изменения моментов и скорости от режима работы толкателя, нагрузочные диаграммы представлены на рисунке 4.


Рисунок 4. Нагрузочные диаграммы скоростей и моментов

На рисунке:

1) Зеленым цветом выделен М_ро.

2) Красным цветом обозначена скорость движения токателя печи.

3) Синей пунктирной линией выделен М_роди.

4) Пунктирной фиолетовой линией выделен М_рост.


• 10. ВЫБОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИЛОВОЙ ЦЕПИ
• Сравним 2 существующие системы управления асинхронным двигателем. Одну с преобразователем частоты, другую на основе реле - релейно-контакторную схему.
• Типовые схемы релейно-контакторного управления (РКУ) асинхронными двигателями (АД) обеспечивают автоматический пуск, реверсирование и ступенчатое регулирование скорости вращения АД, автоматическое электрическое торможение.
• Релейно-контакторные схемы, несмотря на широкое распространение, имеют ряд недостатков, обусловленных в первую очередь тем, что аппараты управления имеют движущиеся части и замыкающиеся, размыкающиеся контакты - это приводит к нарушению взаимодействия между контактами и выходу из строя отдельных частей системы управления или всей системы. Вероятность поломки контактов становится весьма существенной, что требует соответствующий уход за аппаратурой.
• Одним из недостатков релейно-контакторной системы управления является ограниченное быстродействие. Также такие системы, как правило, имеют повышенные массогабаритные показатели и энергопотребление.
• Использование релейно-контакторных схем управления, как правило, неэкономично.
• Несмотря на перечисленные недостатки, релейно-контакторные схемы управления имеют и ряд достоинств.
• Достоинства:

1) Высокая помехоустойчивость.

2) Наличие гальванической развязки цепей.

3) Простота в эксплуатации и понимании работы системы.

Другой вид управления асинхронным двигателем - от преобразователя частоты. Как известно, преобразователь частоты - прибор, состоящий из инвертора, который преобразует постоянный ток в переменный нужной амплитуды и частоты, и моста постоянного тока (выпрямителя), который, наоборот, переменный промышленный ток инвертирует в постоянный.

Рассмотрим достоинства и недостатки данного вида управления.

• Преимущества преобразователя частоты: Можно обеспечить плавное регулирование скорости вращения электродвигателя, что дает повышение надежности, качества эксплуатации и снижает эксплуатационные расходы.
• Можнет быть реализован частотный пуск, который обеспечивает разгон электродвигателя без повышенных пусковых токов и механических ударов, что снижает нагрузку и увеличивает продолжительность эксплуатации.

1) Применение обратных связей в системах с частотным преобразователем обеспечивает поддержание скорости электродвигателя или других переменных параметров при различных нагрузках.

2) Высокая точность регулирования.

3) КПД преобразователя частоты, как правило, составляет ? 98%.

4) Повышение срока работы оборудования и двигателей.

Недостатки преобразователей частоты:

1) Как правило, преобразователь является источником помех.

2) Преобразователи большой мощности требуют значительных затрат.

Управление двигателем будем осуществлять от преобразователя частоты, то есть двигатель будет питаться не от цеховой сети, а от отдельного индивидуального преобразователя частоты (ПЧ), который допускает работу двигателя при номинальной скорости с преобразователями частоты с автономными инверторами (ПЧИ) осуществляет преобразование напряжения питающей сети в напряжение постоянного тока, а затем в трёхфазное напряжение регулируемой частоты.

Питание может осуществляться как от преобразователя с непосредственной связью (НПЧ), так и от двухзвенного преобразователя с автономными инверторами (ПЧИ).

НПЧ выгодно и целесообразно использовать в системах, у которых диапазон выходных частот находится в пределах 25…12,5 Гц.

При выходных частотах 50Гц и ниже используют преобразователи ПЧИ. Применение автономных инверторов тока целесообразно в приводах с поддержанием момента.

Выбор типа преобразователя зависит от частоты питающей сети, требуемого диапазона изменения частоты на выходе преобразователя, определенного диапазоном изменения скорости вращения двигателя, от мощности двигателя, диапазона изменения нагрузки на валу двигателя, наличия или отсутствия реверса, режимов работы двигателя.

Диапазон изменения частоты преобразователя должен быть не менее требуемого диапазона изменения частоты питания двигателя.

Преобразователь двукратным током нагрузки.

Выбор преобразователя осуществляется по каталогам электротехнической промышленности на основе номинальных данных предварительно выбранного двигателя:

Выбор преобразователя частоты осуществляется, исходя из условия:

U_пч ? U_нл;

I_пч ? I_1н;

Р_пч ? Р_д;

Согласно упомянутым требованиям, выбираем преобразователь частоты фирмы ABB марки ACS 800-01-0011-3 [2, с. 75].

Таблица 5- Характеристики ПЧ ACS800-01-0011-3

Модель	IН, А	PН, кВт	UН, В	Входная частота	Выходная частота	диапазон	Типоразмер
ACS800-01-0011-3	19	7,5	400	50 Гц	0-300 Гц	380В-415В ± 10 %.	R3

В паспорте указано, что в ПЧ встроен тормозной прерыватель и по каталогу выберем тормозной резистор для данного преобразователя SACE15RE22 с сопротивлением R=22 Ом [2, с. 133].

Преобразователь состоит из инверторной и выпрямительной части и служит для преобразования трехфазного переменного тока с частотой 50 Гц в ток нужной частоты.

Выпрямителем являются диоды VD1,VD2, VD3, VD8, VD9, VD10. Инверторную часть образуют диоды VD5,VD6, VD7, VD12, VD13, VD14 и транзисторы T2 - T7. В преобразователь частоты встроен тормозной резистор SACE15RE22 с сопротивлением R=22 Ом, на схеме обозначен BR.

Основным назначением конденсатора C1, установленного в звене постоянного тока, является устранение перенапряжений, вызванных коммутацией силовых ключей инвертора и сглаживание пульсаций напряжения, вызванных работой выпрямителя.

Схема преобразователя частоты ABB ACS800-01-0011-3 представлена на рисунке 5.

На схеме для устранения перенапряжений на элементах схемы при коммутации силовых ключей их шунтируют антипараллельными диодами, обеспечивающими путь для протекания тока на интервалах времени, на которых знаки выходного тока и мгновенно формируемого напряжения противоположны.

Преобразователь частоты ABB ACS800-01-0011-3 имеет скалярное управление и регулирует скорость асинхронного двигателя в соответствии с законом U/f = const. Скалярное управление или U/f-регулирование асинхронным двигателем - это изменение скорости двигателя путем воздействия на частоту напряжения на статоре при одновременном изменении модуля этого напряжения.



Рисунок 5- Схема пребразователя частоты ABB ACS800-01-0011-3



При U/f-регулировании частота и напряжение регулируются совместно. Для реализации такого закона регулирования необходимо обеспечить постоянство соотношения U/f = const, где U-напряжение на статоре, а f-частота напряжения статора. При постоянстве перегрузочной способности номинальные коэффициент мощности и к.п.д. двигателя на всем диапазоне регулирования частоты вращения практически не изменяются.

Рисунок 6 - Схема подключения преобразователя частоты, обепечивающая защиту от короткого замыкания и тепловую защиту от перегрузкидля типоразмера R3

Преобразователь частоты ABB ACS800-01-0011-3 взят, исходя из того, что фирма ABB является одной из ведущих фирм по производству современной электроники и в случае поломки преобразователя или каких-либо неисправностей будет достаточно легко найти сервисный центр или найти замену действующему оборудованию фирмы ABB.

Также данный преобразователь полностью удовлетворяет условиям технического задания. В руководстве пользователю по преобразователю частоты ABB ACS800-01-0011-3[2, с. 41] указано, что преобразователь имеет тепловую защиту от перегрузки и защиту от короткого замыкания.

По рекомендации производителя для преобразователя частоты ACS800-01-0011-3 выберем плавкий предохранитель фирмы ABB Control тип OFAF000H20 для типоразмера R3. Данный предохранитель имеет время срабатывания менее чем 0,5с и также защищает от короткого замыкания оборудование, связанное с приводом.

Защита плавкими предохранителями от короткого замыкания и тепловая защита показаны на рисунке 6. Также имеется защита от несанкционированного пуска и защита от замыканий на землю.



11. РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Задачей расчёта является обеспечение технологических задач заложенных в требования к электроприводу:

- рабочие скорости рабочего и обратного хода должны быть обеспечены с заданной степенью точности;

- ускорение электропривода не должно превышать допустимых значений.

Исходными данными для расчёта статических характеристик являются каталожные данные электродвигателя и другого оборудования, установленного в его силовой цепи.

Найдем базовые величины параметров двигателя:

Номинальное фазное напряжениеU_1Н=220 В;

Номинальная частота f_1Н=50 Гц;

Номинальный ток статора I_1Н=16,6 А;

Синхронная скорость вращения щ_0Н:

Номинальный момент на валу М_Н:

Нм;

Рассчитаем частоту f1 и напряжение на статоре U1, при которых механические характеристики будут проходить через точки установившегося режима.

Заданные точки в о.е.: (подход к заготовке):

;



;

Приращение скорости в о.е.:

;

Значения частоты и напряжения в заданной точке:

;

;

;

Таблица 6 - Расчет характеристик

Расчетные параметры	Скорость при
	Подход к заготовке	С одной заготовкой	В печи	Реверс
Заданные точки
щЗАД	рад/с	100	100	100	150
	о.е.	0,1	0,1	0,1	1,43
МС	Нм	5,8587	42,945	97,061	5,8587
	о.е.	0,1	0,863	1,667	0,1
Расчетные данные
Расчетные параметры	Подход к заготовке	С одной заготовкой	В печи	Реверс
щOЗАД	о.е.	0,9595	0,98	1	1,437
f1	Гц	47,975	49	50	72
U1	В	211,09	215,6	220	220

Для построения статических характеристик необходимо знать сопротивления статора r1, х1 и ротора r2, х2, где

х1 - индуктивное сопротивление статора.

r1- активное сопротивление фазной обмотки статора.

r2 - приведенное активное сопротивление ротора.

x2 - приведенное индуктивное сопротивление ротора.

В мануале по эксплуатации двигателя 4МТКН2П132LB6 эти данные не даны, поэтому воспользуемся средой “Matlab” и рассчитаем их.

Результаты расчетов приведены в таблице 7.

Таблица 7 - Сопротивления ротора и статора

X1	X2	R1	R2
0,9716	0,9716	0,1643	0,1908

Исходя из расчета полученных сопротивлений и номинальных данных, построим механические характеристики для каждого режима работы толкателя печи, полученные механические характеристики приведены на рисунке 7.

Полученные электромеханические характеристики приведены на рисунке 8. Полученные энергетические характеристики показаны на рисунке 9.

Рисунок 7 - Механические характеристики толкателя печи



Рисунок 8 - Электромеханические характеристики толкателя печи

Рисунок 9 - Энергетические характеристики толкателя печи

На механических, энергетических и электромеханических характеристиках: 1 - режим подхода толкателя печи к заготовке; 2 - движение толкателя с одной заготовкой; 3 - движение в печи с несколькими заготовками; 4 - реверс работы толкателя печи.

Красным цветом обозначены заданные точки работы механизма. В механизме толкателя методической печи используем торможение противовключением.

Торможение противовключением обладает наибольшим быстродействием, но, в отличие от рекуперативного торможения не является энергетически экономичным.

Этот способ осуществляется изменением направления вращения поля в работающем двигателе путем переключения любых двух фаз. Поле при этом будет вращаться в противоположном направлении, а электромагнитный момент изменит направление на противоположное. Под влиянием сил инерции ротор будет продолжать вращаться в прежнем направлении, а электромагнитный момент будет его тормозить.



12. РАСЧЕТ СХЕМ ПУСКА И ТОРМОЖЕНИЯ

При питании двигателя от индивидуального преобразователя появляется возможность плавного регулирования напряжения, поэтому переходные процессы пуска и торможения обеспечиваются формированием напряжения управления преобразователем. В разомкнутой системе преобразователь - двигатель чаще применяют линейное нарастание напряжения управления, что определяет линейное нарастание напряжения питания двигателя. В этом случае величина динамического момента двигателя определяется темпом нарастания напряжения, и, в конечном итоге, производной скорости идеального холостого хода двигателя во времени d₀ / dt.

В установившемся режиме нарастания скорости двигателя, когда затухают свободные составляющие переходного процесса,

(12.1)

а величина установившегося значения динамического момента двигателя равна:

(12.2)

Для формирования линейного закона изменения напряжения управления на вход преобразователя подключаем интегральный И задатчик интенсивности ЗИ, выходное напряжение которого при подаче на его вход скачка задающего напряжения U_зад изменяется по линейному закону. При достижении величины U_зад нарастание напряжения на выходе ЗИ прекращается. Выходное напряжение ЗИ таким образом является управляющим напряжением преобразователя, а величина U_зад определяет установившуюся величину скорости ₀ двигателя. Темп нарастания скорости определяется величиной базовой постоянной времени ЗИ Т_ЗИ, численно равной времени достижения выходного напряжения преобразователя от нуля до базового значения U_н (от нуля до базового значения скорости идеального холостого хода _он). Таким образом, базовая постоянная задатчика интенсивности определяется по формуле:

(12.3)

где М_дин- значение динамического момента двигателя.

Динамические моменты, ограничивающие ускорение допустимыми значениями, рассчитаны ранее и приведены в таблице 1.



13. РАСЧЕТ ПЕРЕХОДНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Расчет переходных режимов необходим:

- для определения времени и характера их протекания;

- для оценки их соответствия требованиям технологического процесса рабочего органа;

- для оценки механических и электрических перегрузок;

- для правильного выбора мощности двигателей, преобразователей и аппаратуры управления.

Переходные процессы электропривода возникают при изменении управляющих и возмущающих воздействий.

На характер переходного процесса оказывают существенное влияние механическая инерция электропривода, жесткость механической передачи, электромагнитная инерция обмоток двигателя и элементов преобразователя.

Полученные при расчете переходных процессов данные представлены в таблице 8 и 9.

Таблица 8 -Результат переходных процессов при движении вперед

Показатели	Единицы измерения	При движении вперед
		Старт+ уст.режим	Торможение
tпп	с	28,645	0,3
Pв	Вт•с	105344,355	-434,67
Pд	Вт•с	121578,3575	228,56
Pc	Вт•с	231465,456	2001,43
Qc	Вар	78456,3458	664,23
I1кв	А2•с	16,6	10,9
б	Рад	2859,698	14,65
щуст	1/c	99,87	-
М	Нм	5,846	42,939	82,94	82,94
I	A	6,397	11,2	18,05	18,05
з	%	13	68	74	74
cosц	-	0,92	0,92	0,92	0,92



Таблица 9 - Результат переходных процессов при движении назад

Показатели	Единицы измерения	При движении назад
		Старт+ уст.процесс	Торможение
tпп	с	19,102	0,45
Pв	Вт•с	7644,23	-857,45
Pд	Вт•с	5420,23	-746,45
Pc	Вт•с	80157,454	452,3
Qc	Вар	26375,34	153,23
I1кв	А2•с	10,61	10,96
б	Рад	2836	40,47
щ0	1/c	150,56
щуст	1/c	149,97
М	Нм	5,846
I	A	4,244
з	%	13
cosц	-	0,92

Рисунок 10 - Переходная характеристика Vp, I, Km. Вперед



Рисунок 11 - Переходная характеристика M, КПД. Вперед

Рисунок 12 - Переходная характеристика Vp, I, Km. Назад

Рисунок 13 - Переходная характеристика M, КПД. Назад



На рисунке 10 видно, что скорость за время пуска доходит до установившегося значения и при дальнейшей работе толкатель методической печи работает уже с установившейся скоростью. За время торможения происходит спад скорости до нулевого значения.

Также переходный процесс при движении вперед показывает, что ток пропорционален моменту, чем больше нагрузка на валу двигателя, тем больший ток протекает. На рисунках 12 и 13 двигатель работает на холостом ходу, на переходных процессах видно, что при работе в режиме холостого хода очень низкий КПД и ток.

При построении переходных характеристик КПД измеряли в процентах, момент - относительно номинального момента, ток - относительно номинального тока при U=380В, скорость - относительно рабочей скорости, при которой толкатель движется с заготовками, km = const = 0,95.



14. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

14.1 Проверка на заданную производительность

Проверка на заданную производительность состоит в сравнении рассчитанного времени работы электропривода t_факт в цикле с временем t_р, заданным в техническом задании на проектирование:

t_факт? t_р;

; (14.1)

Реверс: ;

Вперед:;

;

14.2 Расчет энергетических показателей электропривода

Энергетические показатели электропривода характеризуют экономичность преобразования энергии системой электропривода (коэффициент полезного действия) и экономичность потребления энергии от сети (коэффициент мощности). Для расчета энергетических показателей в данном проекте могут быть использованы результаты расчета переходных процессов на ЭВМ в тех программах, где выводятся значения механической P_v, активной Р_c и реактивной Q_c энергий.



Механическая энергия за время одного переходного процесса определяется по соотношению:

(14.2)

Активная энергия из сети:

(14.3)

Реактивная энергия из сети:

(14.4)

Значения КПД и cosц за время одного процесса определяются по формулам:

(14.5)

(14.6)

Значения энергетических показателей электропривода получены при расчете переходных процессов и приведены в таблице 8 и 9.

14.3 Проверка по нагреву двигателя и преобразователя

Проверку выбранного двигателя по нагреву следует выполнять, как правило, методом эквивалентного тока:



; (14.7)

где I_i- среднеквадратичное значение тока на i-м участке, А;

?t_i- длительность i-го участка работы, с;

в_i- коэффициент ухудшения теплоотдачи двигателя;

I_доп- допустимый по нагреву ток, А.

Коэффициент ухудшения теплоотдачи остановленного двигателя в₀ зависит от его конструктивного исполнения и условий вентиляции. Принимаем коэффициент ₀=0,5 , т.к. двигатель закрытый с естественной вентиляцией.

при ;

при ;

при ,

Тогда получим:

=14,55А

Допустимый по нагреву ток двигателя рассчитывают через каталожный ток I_катпри каталожнойПВ_кат, ближайшей к фактической:

(14.8)

При проверке двигателя по нагреву эквивалентный ток I_э сравнивают с допустимым током I_доп.

Так как I_э (14,55 А) < I_доп (А), то выбранный двигатель проходит по условиям нагрева.

Проверка по нагреву преобразователя выполняется сравнением среднеквадратичного тока двигателя за время работы с номинальным выходным током преобразователя:

(14.9)

Для расчета I_сркв за цикл в формулу нужно включить значения среднеквадратичных токов и времена всех участков работы.

Тогда получим:

Так как I_cркв (14,48 А) < I_нпр (19 А), то выбранный преобразователь проходит по условиям нагрева.



15. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

15.1 Назначение и применение автоматизации

В современном промышленном производстве все большее значение приобретает развитие автоматизированных систем управления технологическими процессами. Внедрение автоматизированных систем управления в различные сферы деятельности человека, и в первую очередь в проектирование, управление оборудованием и технологическими процессами, способствует ускорению научно технического прогресса.

Специалист в области электропривода и автоматизации промышленных установок и технологических комплексов, занимающийся разработкой, наладкой или монтажом современных систем управления промышленным оборудованием, по характеру своей деятельности сталкивается как с теоретическими, так и с практическими задачами автоматизации.

В настоящее время вопрос об автоматизации решается многими предприятиями. Это связано с желанием увеличить эффективность труда, повысить производительность и качество продукции. За рубежом системы автоматизации производятся в большом количестве и активно внедряются в производство. В нашей же стране ни объём, ни ассортимент выпускаемых систем автоматизации, к сожалению, не могут удовлетворить возрастающие потребности. Поэтому зачастую используются зарубежные системы.

При разработке автоматизации толкателя методической печи особое внимание следует уделить изучению принципов построения и способов технической реализации систем программного управления технологическими объектами: синтезу систем автоматизации и их техническую реализацию, включая разработку электрических принципиальных схем, приобретению навыков работы с каталогами на электротехническое оборудование, приборы и средства автоматизации, а также выбору и разработке принципа программного управления рассматриваемого технологического процесса.

Следует учесть выбор и размещение преобразователей (датчиков) технологической информации, применение специализированных вычислительных устройств, разработки схем сигнализации и контроля хода технологического процесса.

Во время проектирования системы автоматизации, тщательно изучив конкретный объект автоматизации, необходимо правильно поставить задачу и найти наиболее рациональные и экономически целесообразные пути и способы её решения.

15.2 Предварительный выбор оборудования и средств автоматизации

Для создания человеко-машинного интерфейса (HMI) и решения задач оперативного управления будет использован пульт управления, на котором оператор сможет выбирать необходимый режим работы, осуществлять запуск механизма, определять причину возникновения аварии и назначать необходимые команды для передвижения механизмов.

Контроль над состоянием системы будем осуществлять с помощью датчиков, работающих по принципу светового барьера. Для приведения механизма в движение будет использован асинхронный двигатель 4МТКН2П132LB6 с короткозамкнутым ротором, управление которым будем осуществлять с помощью преобразователя частоты фирмы ABB марки ACS800-01-0011-3.

Внедрение данных механизмов в систему автоматизации позволит оптимизировать управление ею и уменьшить роль оператора в процессе управления.



15.2.1 Размещение датчиков, для определения положения толкателя печи и сляба

При размещении датчиков необходимо учитывать некоторые факторы:

1) Экономический. Не стоит ставить слишком много датчиков, так как это будет экономически нецелесообразно.

2) Температура окружающей среды. Температура рядом с методической печью достигает несколько сотен градусов, многие датчики не рассчитаны на такой перегрев и оплавятся.

3) Наличие помех. Не стоит располагать датчики рядом с источником помех, каким может являться персональный компьютер или преобразователь частоты.

4) Количество датчиков. Количество должно удовлетворять необходимому производству, которое осуществляет объект автоматизации.