Автоматика и автоматизация производственных процессов

 

                                                                                                                            Таблица2.4

Перечень выходных сигналов.

№ п/п	Наименование сигнала	Тип сигнала				Использование сигнала	Пользователь информ.
		аналоговый	Да-нет	кодовый	Числоимп
1	Увеличить температуру агента сушки					Управлен.	Исполнительный механизм
2	Уменьшить температуру агента сушки					Управлен.	Исполнительный механизм
3	Уменьшить скорость пере-мещения шпо-на					Управлен.	Исполнительный механизм
4	Увеличить скорость пере-мещения шпона					Управлен.	Исполнительный мехенизм

 

 

 

3. Основные  решения по автоматизации.

3.1 Обоснованный выбор комплекса технических средств.

                                                                                                                  Таблица 3.1

 

 

Спецификация на приборы  и средства автоматизации

Позиция	Наименование параметра	Предель-ные значения	Тип прибора	Шкала прибора	Наименование, краткая харастеристика	Место установки
1а	Влажность шпона на входе	70-90%	Anakon-106	0-90%	Непрерывное изме-рение влажности  шпона- свойства по-разному отражать инфракрасное излу-чение, L волны 1,9 ; 1,62 мкм	На  месте
1б	-//-	-//-	КСМ-3		Показывающий и регистрирующий прибор	На щите
1в, 1г	-//-	-//-	ПВ2-10		Переключатель режима управления	На щите
1д	-//-	-//-	ПМЕ-200		Магнитный пускатель	На месте
1е	-//-		4А160L4		Двигатель	На месте
2а	Скорость вращения роликов				Датчик частоты вращения	На месте
2б	-//-		4хКЛЦ302А		Индикатор скорости	На щите
3а	Температура агента сушки	120-135	ТСП-175	Гр,21	Платиновый термо-метр сопротивле-ния, устойчивость обыкновенная	На месте
3б	-//-		КСМ-2		Устройство управления	На щите
3в, 3г	-//-	-//-	ПВ2-10		Переключатель режима управления	На щите
3д	-//-	-//-	ВПК6А		Сигнализатор	На щите
3е	-//-	-//-	ПМЕ-200		Магнитный пускатель	На месте
3ж	-//-	-//-	МЭМ-4/63-25		Исполнительный механизм	на месте
4а	Расход пара	110 кг/м3	ДК 6-50		Стандартная диафрагма	На месте
4б	-//-	-//-			Сигнализатор	На щите
5а	Давление пара	0.7-0.8МПа	М1М		Манометр, пре-образует давление в  эл. сигнал 0-5мА постоянного тока. Пылезащищен  и брызгонепроницаеПитание 220В, 50 Гц	На месте
5б					Устройство управления	На щите
5в	-//-				Сигнализатор	На щите
5г, 5д	-//-		ПВ2-10		Переключатель режима управления	На щите
5е	-//-		ПМЕ-200		Магнитный пускатель	На месте
5ж	-//-	-//-	МЭМ-4/63-25		Исполнительный механизм	на месте
6а	Температура пара		ТСП 6067	-50-+250ОС	Термометр сопротивления	На месте
6б	-//-		КСМ-2		Устройство управления	На щите
6в, 6г	-//-	-//-	ПВ2-10		Переключатель режима управления	На щите
6д	-//-	-//-	ПМЕ-200		Магнитный пускатель	На месте
6е	-//-	-//-	МЭМ-4/63-25		Исполнительный механизм	на месте
7а	Температура пара		ТСП 6067	-50-+250ОС	Термометр сопротивления	На месте
7б	-//-		ВПК6А		Сигнализатор	На щите
8а	Влажность агента сушки		КСП-3		Потенциометрический мост	На месте
8б	-//-		КСМ-2		Устройство управления	На щите
8в, 8г	-//-	-//-	ПВ2-10		Переключатель режима управления	На щите
8д	-//-	-//-	ПМЕ-200		Магнитный пускатель	На месте
8е	-//-	-//-	МЭМ-4/63-25		Исполнительный механизм	на месте
9а	Влажность шпона на выходе	8±2 %	Anakon-106	0-90%	Непрерывное изме-рение влажности  шпона- свойства по-разному отражать инфракрасное излу-чение, L волны 1,9 ; 1,62 мкм	На месте
9б	-//-		ВПК6А		Сигнализатор	На щите
10а, 11а, 12а, 13а	Положение	-//-			Датчик положения	На щите
14а	Температура пара		ТСП 6067	-50-+250ОС	Термометр сопротивления	На месте
14б	-//-		КСМ-2		Устройство управления	На щите
14в, 14г	-//-	-//-	ПВ2-10		Переключатель режима управления	На щите
14д	-//-	-//-	ПМЕ-200		Магнитный пускатель	На месте
14е	-//-	-//-	МЭМ-4/63-25		Исполнительный механизм	на месте

 

 

 

 

 

 

 

Описание  функциональной схемы роликовой сушилки СУР-4.

Рассмотрим первый канал  регулирования. От датчика влажности, находящегося на входе в сушилку, данные поступают на прибор (регистрирующий, показывающий, управляющий), установленный на щите, после чего в нём формируется управляющий   сигнал,   который   поступает   на   управляющее устройство для изменения скорости вращения роликов сушилки.

От датчика скорости 2а, установленного в сушилке, электрический сигнал поступает на шит управления. Этот канал служит для контроля скорости вращения роликов.

От датчика температуры За, установленного в топке, сигнал поступает на регистрирующее, показывающее устройство, установленное на щите, в котором формируется управляющий сигнал. Далее управляющее устройство осуществляет регулирование подачи пара в топку.

На трубе, подающей пар  в топку, установлен прибор 4а, измеряющий расход, связанный с прибором на щите 46. В топке установлен датчик давления 5а, данные с которого передаются на показывающий и регистрирующий прибор, установленный на щите. Далее через управляющее устройство осуществляется управление двигателем пара, идущего в сушилку. Управление также возможно и в ручную.

На выходе смесительной камеры установлен датчик температуры 6а. Связанное с ним устройство регистрирует и показывает значение температуры, а также формирует управляющий сигнал, который воздействуя на двигатель дымососа отработавшего пара, регулирует его подачу в смесительную камеру, добиваясь оптимальной температуры сушильного агента. Управление этим двигателем возможно и в ручном режиме.

Для измерения температуры  сушильного агента, в трубе на выходе из сушилке установлен термометр.

Датчик влажности 8а, установленный  на выходе из сушилки связан с устройством регулирования и формирует сигнал управления, который через исполнительный механизм задаёт нужное положение заслонки, находящейся в вытяжной трубе.

 

В трубе на выходе с  камеры охлаждения установлен термометр 14а, сигнал с которого поступает на прибор регистрации, управления, откуда через устройство управления попадает на двигатель подачи воздуха 14е в камеру охлаждения. Также предусмотрено ручное управление.

На выходе из сушилки  установлен контрольный влагомер.

Конечные выключатели 10а и 11а установлены для отключения стола подъёмника устройства загрузки в конечных положениях.

Конечные выключатели 12а и 13а установлены для отключения стола подъёмника устройства разгрузки  в конечных положениях.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Описание принципиальной электрической схемы

 

На роликовой сушилке марки СУР-4 для вращения вентиляторов установлены три трехфазных короткозамкнутых асинхронных электродвигателя: один М1, тип 4А16054У3 (15 кВт, исп. М100) и два М2, М3 - 4А160М4У3 (18.5 кВт, исп. М100). В начале работы сушилки включают рубильник QF (Р 15-35320), о чем сигнализирует лампа HL.

При закрытых дверях секции путевые  выключатели SQ1÷SQ9(ВПК 2110У2) находятся в замкнутом состоянии. То же происходит и при закрытых ограждениях электродвигателей М1-М3, которые соответственно регистрируются путевым выключателями SQ10÷SQ12 (ВПК 2112У2).

При нажатии кнопок  SB2 и SB4 включаются магнитные пускатели КМ1 и КМ2, а затем электродвигатели вентиляторов со стороны загрузки сушилки М1 и М2. Нажатием на кнопку SB6 включается магнитный пускатель КМ3, а он, в свою очередь , включает электродвигатель  вентилятора М3 со стороны выгрузки шпона. После этих подготовительных операций включается электродвигатель привода подачи шпона.

Аварийный останов сушилки осуществляется нажатием на кнопку SB7 обесточивающую все магнитные пускатели, которые отключают электродвигатели  вентиляторов М1-М3 и электродвигатель, обеспечивающий подачу шпона.

 Защита  электродвигателей от  коротких замыканий осуществляется  плавкими предохранителями FU1 - FU3, а от перегрузки - тепловыми реле FR1 -  FR3, которые отключают магнитные пускатели КМ1 - КМ3.

Часть электрооборудования сушилки  СУР-4 размещены в корпусе сушилки , а остальное отдельно в электрошкафу и на посту управления, которые  размещают в удобном для обслуживания месте. Кнопка аварийной остановки сушилки   SB7 размещена в посту управления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Анализ работы системы автоматического регулирования.

 

Проектируемая газовая  роликовая сушилка представляет собой двухёмкостной объект со звеном чистого запаздывания. Но, так как разрабатывается система автоматического регулирования скорости транспортировки шпона в сушилке, то объект представляется как двухёмкостной объект без транспортного запаздывания. Его структурная схема представлена ниже:

 

 

 

Передаточная функция  сушилки без учёта электродвигателя :

 

 

Передаточная функция  электродвигателя:

 

 

 

Таким образом общая  передаточная функция будет иметь  вид:

 

Где К=К₁*К₂=0,00124 м/с/Гц,

T₁=0,l c — постоянная времени двигателя,

 

Т₂=0,28 с - постоянная времени механической части объекта.

 

Передаточные функции  преобразователя частоты и датчика влажности будут иметь вид:

W_f(p) = k_f                              W_д(p) = k_f

Передаточные функции преобразователя  частоты и датчика являются усилительными так как преобразователь частоты и датчик являются безинерционными звеньями.

Значения коэффициентов  передачи берём из следующих расчётов:

К_да= 157,1/50 = 3,14 С^/Гц

Кс= 0,062/157,1 - 0,000395 м/с/с"¹

K_f= 50/10 = 5 Гц/в

Кд- 10/157,1 =0,064 в/с"¹

В качестве задающего воздействия  возьмём типовой скачек.

Регулирующее воздействие возникает  при наличии сигнала рассогласования  между сигналом здания и сигнала  от датчика

Требуемое время переходного процесса порядка 0,5 сек. Для этого в систему регулирования включаем ПИД регулятор.

 

 

 

 

 

Структурная схема управления скоростью транспортировки будет выглядеть так:

 

Используя эту структурную  схему скорости подачи шпона с ПИД- регулятором, добиваясь оптимальных настроек регулятора получаем переходной процесс.

Запасы устойчивости системы могут  быть охарактеризованы максимальным значением регулируемой величины или перерегулированием.

В данном случае запас  устойчивости является достаточным, так как величина перерегулирования лежит в пределах от 10% до 30%, а точнее 19%.

Быстродействие системы  определяем длительностью переходного процесса. Длительность переходного процесса определяется как время, протекающее от момента подачи на вход сигнала рассогласования.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет уровня автоматизации

 

   Уровень автоматизации характеризует  долю труда по  управлению технологическим  объектом, проводимую автоматикой  без участия человека.

  Количественная оценка уровня  автоматизации осуществляется с помощью показателя К.

  При использование К можно  проводить анализ состояния автоматизации  действующих и планируемых основных  направлений работ по автоматизации.

  Максимальное значение  К  max=1

  Нормативное значение К норм. [0.75-0.9]

Показатель К рассчитывается по уравнению

 

 

Кi- частные показатели уровня автоматизации отдельных функций управления

   - коэффициент важности функции, определяющий относительную значимость данной функции в общем процессе управления

 

Коэффициент важности для отдельных  функций управления имеют следующие  значения

N п/п	Функция управления
1	Контроль технологических параметров	0,8
2	Контроль параметров качества сырья, полуфабрикатов и целевых продуктов	0,9
3	Регистрация технологических параметров	0,7
4	Контроль состояния основного  оборудования	1,0
5	Контроль работоспособности комплекса  технических средств(КТС)	1,0
6	Расчет технико-экономических показателей(ТЭП)	0,9
7	Анализ технологических ситуаций	0,7
8	Пуск и остановка	0,7
9	Управление технологическим процессом	0,9
10	Оптимизация технологического процесса	0,8
11	Оценка качества ведения технологического процесса	0,7
12	Обмен информацией со смежными и  вышестоящими уровнями  управления	0,9

 

 

 

 

1.Показатель уровня автоматизации контроля технологических параметров К1 рассчитывают по уравнению

 

 

 

 n1j -число параметров, контролируемых по способу j;

  n10  -общее число контролируемых параметров:

К1j-коэффициент конкретного способа реализации контроля технологических параметров

 

N п/п	Способ реализации контроля	К1j
1	Контроль приборами по месту	0.2
2	Щитовая система контроля с сигнализацией  отклонения параметров	0.7
3	Контроль, сигнализация отклонения параметров и вызов их на цифровые приборы с применением средств централизованного контроля и управления(Старт, Каскад…)	0.85
4	Контроль, сигнализация отклонения параметров и вызов дисплей, печать параметров с применением ЭВМ, мини ЭВМ и  микропроцессорной техники.	1

 

 

В нашем ТОУ контролируемые параметры:  Расход, температура агента сушки и скорость вращения