Автоматизация технологических процессов и производств

Измерительное устройство представляет собой мост переменного тока, одним из плеч которого является термопара ТП. Заданное значение температуры может устанавливаться задачиком R2 или корректором R7. Питание моста осуществляется от вторичной обмотки трансформатора TV2. Изменение температуры вызывает изменение ЭДС термопары. На диагонали моста появляется переменное напряжение. Напряжение питания изменяется резистором R8.   С   помощью   этого   резистора   устанавливается чувствительность измерительного блока. Появившееся напряжение сигнала ошибки поступает через входной трансформатор ТV1 на транзисторный усилитель, затем сигнал поступает на выходные и соответственно на входные клемы электрического регулятора, демпфируется с помощью цепочки R14-С3. Постоянная времени этой цепочки может изменятся с помощью сопротивления R14. Сумма сигналов через защитное сопротивление R16 поступает на модулятор образованный диодами VD5, VD6 и резисторами R17, R 18, R19. С помощью резистора R18 мост балансируется при отсутствии сигнала на входе. Мост питается от генератора переменного напряжения частотой 500 кГц, собранного в модуле питания. С этого же модуля через конденсатор С5 подается напряжение прямоугольной формы частоты 50Гц, формируемое с помощью опорного диода VD10. Ёмкость р-n-перехода диодов VD5  и VD6 зависит от величины и направления приложенного  к  диодам  напряжения.  Поэтому  напряжение  50  Гц разбалансирует мост и напряжение 500 кГц, подаваемое на другую диагональ, проходит через разбалансированный мост. При этом амплитуды сигнала 500 кГц одинаковы в оба полупериода сигнала УТЗ изменяется направление тока в управляющих обмотках. Таким образом, модуль усилителя в целом имеет на входе и выходе сигналы постоянного напряжения.  Наличие  модулятора  и  демодулятора  приводит  к существенному уменьшению дрейфа усилителя.

Управляющая обмотка магнитного усилителя расположена в модуле триггера. Модуль триггера состоит из магнитного усилителя, охваченного положительной обратной связью с тиристором на входе. Два магнитных усилителя собраны на четырех пермаллоевых сердечниках каждый. Обмотки 1-1 и 2-2 служат для питания магнитного усилителя. Они же являются выходными (рабочими) обмотками усилителя. При появлении импульсов  определенной полярности на обмотке 3-4 индуктивное сопротивление одной из включенных навстречу обмоток 1-1 и 2-2 изменяется между средними точками 2’-1’ обмоток появляется разность напряжений. Под действием этой разности открывается один из тиристоров VS1 или VS2. При этом выпрямленное напряжение от обмотки 1-2-3 трансформатора ТV7 подается на один из зажимов Б или М. при появлении напряжения на выходных зажимах блока загорается одна из лампочек НЛ1 или НЛ2. Разность напряжений подается на сигнальную обмотку магнитного усилителя МУ3. Магнитные усилители МУ1 и МУ2 охвачены положительной обратной связью, которая выполнена на обмотках 5-6. При появлении напряжения между точками 1’-2’ через обмотку 5-6 протекает ток, что приводит к еще большему отпиранию тиристора. Обмотки 7-8 служат для введения в блок зоны нечувствительности, изменяемой с помощью резистора R25. Па эти обмотки подается выпрямленное напряжение от обмотки 3-4 трансформатора VT6. Появление напряжения между зажимами МО и БО приводит к срабатыванию СИФУ.

СИФУ  благодаря  положительной  обратной  связи  формирует прямоугольный импульс, для этого в цепь коллектора включается первичная обмотка ТУ9, ТУЮ, вторичная обмотка подключена на вход между базой и эмитером УТ4 и УТ5. При открытии транзисторов и нарастании тока в цепи коллектора ЭДС вторичной обмотки смещает транзисторы в сторону еще большего открытия, когда транзисторы входят в состояние насыщения, нарастание тока коллектора прекращается и ЭДС исчезнет, транзисторы также резко закроются, как и открылись.

Вторичные обмотки ТV5 и ТV6 подсоединены на управляющие электроды VS3 и VS4 тринисторов соответственно, снятый импульс с этих обмоток поочередно будет открывать тринисторы VD7 и VD8. Питание на СИФУ подается с трансформатора ТV8.

Сигнал с выходных клемм СИФУ поступает па входные клеммы исполнительного механизма и приводит его в действие.50 Гц. Сигнал с частотой 50 Гц не пропускается конденсатором С4. Если на входе блока появляется напряжение входного сигнала определенной полярности, то происходит дополнительная разбалансировка моста и амплитуда сигнала 500 кГц становится различной в различные полупериоды частоты 50 Гц. Фаза этого сигнала определяется полярностью входного сигнала. С модулятора через конденсатор С4 напряжение поступает на вход полупроводникового усилителя, собранного на транзисторе VТ2 по схеме с общим эмиттером. Нагрузкой усилителя служит трансформатор ТV4. Усиленный сигнал выпрямляется однополупериодным выпрямителем, собранным на диоде VD8. Переменная составляющая с частотой 50 Гц через конденсатор С8 подается на фазочувствительный транзисторный усилитель, собранный на транзисторе VT3. Напряжение высокой частотой (500 кГц) на вход этого каскада не поступает: оно отфильтровывается цепочкой С7-R25. Питание цепи эмиттер - коллектор каскада осуществляется от выпрямительного моста VD12-VD15. Нагрузкой каскада являются управляющие обмотки 3-4 магнитных усилителей МУ1, МУ2. В зависимости от фазы сигнала на базе

 

2.7 Выбор щитов и пультов управления.

2.7.1. Производится выбор щитов и пультов.

2.7.2. Указывается, каким образом осуществляется заземление щитов и пультов, индивидуальное питание электрических и пневматических приборов и средств автоматизации на щитах и пультах.

2.7.3. Дается обоснование выбора проводов и труб, используемых для электрических и трубных проводок внутри щита.

Пример

Щиты и пульты управления применяются для размещения средств контроля ,сигнализации и управления. Типы и основные размеры щитов и пультов для стационарных установок с нормальными условиями эксплуатации определены ГОСТом. Щиты и пульты позволяют сконцентрировать средства автоматизации и предохранить их от механических, температурных и других вредных воздействий. При помощи аппаратуры, расположенной на щитах и пультах, оператор получит информацию о ходе технологического процесса и управляет процессом автоматически и вручную. Щиты можно классифицировать по назначению и конструктивному исполнению.

По назначению щиты подразделяются на местные, центральные и щиты питания. Мы разрабатываем местный щит питания. По конструкции ,щиты на шкафные и панельные. Шкафной щит имеет дверцу с боку или сзади. На передней стенке вырезаны отверстия для приборов, устанавливаемых на щите. Щиты располагают так, чтобы было удобно наблюдать за аппаратурой. Проходы между рабочими сторонами щитов или пультов ,стенами или аппаратами, должны быть не менее 0,8м. Щиты располагают на такой высоте, чтобы расстояние от пола до осевой линии показывающих приборов и сигнальной аппаратуры было 800-2100 мм, до осевой линии регистрирующих приборов 1000-1600мм , до переключателей кнопок 700-1600мм. На чертеже общих видов щитов изображают главный вид. Искомая площадь панели шкафа определяется суммированием площадей монтажных зон отдельных аппаратов. На чертеже общего вида щита, приборы и аппараты изображают упрощенно. Проводится общая размерная линия от отметки 0 и размерные числа наносятся в направлении выносных линий у их концов. Размеры по горизонтали наносят от вертикальной оси шкафа по обе ее стороны. Около изображения проставляют буквенно-цифровое обозначение по принципиальным электрическим схемам.

 
 

 

Рис. 4 Поясняющий чертёж для определения монтажной зоны

Рис. 5 Вид на панель шкафа с открытой дверцей.

Рис. 6 Вид на панель шкафа со стороны закрытой дверцы

 

2.8 Выбор приборов и технических средств

Задачей этого пункта является выбор приборов и средств автоматизации. Выбор начинаем с составления примерного плана.

Например,

1 Выбор двигателей и составление таблицы технических данных

2 Выбор автоматического выключателя для …… и его проверка на правильность выбора.

     3.Выбор автоматических выключателей для двигателей ……. и проверка на правильность выбора.

4 Выбор автоматических выключателей на вводе и проверка на правильность выбора.

5 Выбор магнитных пускателей и тепловых реле для выбранных двигателей и их проверка.

6.Выбор сигнальной аппаратуры (светодиоды, звонки, резисторы, диоды)

    7 Выбор реле времени

    8 Выбор промежуточного реле

    9 Выбор кнопок управления

   10 Выбор конечных выключателей

 

Форма спецификации приборов и средств автоматизации              

Позиция	Наименование и техническая характеристика	Тип, марка	Кол-во	Примечание

 

Пример

выбор средств автоматизации

 

1. Автоматические выключатели

По напряжению сети

Иan≥Иs

660В>380В

По номинальному току аппарата

Iн.an≥Iраб.

63А>58,9А

По исполнению

автоматизация электрический таль схема

 

2. Магнитные пускатели (4 шт.)

По напряжению сети

Иan≥Иs

660В>380В

По напряжению катушки

Ика = Иц.упр.

220В = 220В

По номинальному току аппарата

Iн.an≥Iраб.

63А>58,9А

Выбирают исполнение пускателя по защите от воздействия окружающей среды, наличие теплового реле.

 

 

3. Выключатель SF (2 шт.)

Выключатель – разъединитель ВР-66–30

степень защиты IP20

сечение присоединяемого провода 4–35 мм2

число полюсов 1,2,3,4

номинальный ток 63А

номинальное напряжение 220/380В

частота 50/60Гц

габариты 80*17,5*60

4. Промежуточное реле KV

Марка РПЛ – 122

номинальный ток 16А

контактная группа 2 «3»+2 «р»

номинальное напряжение 220В

частота защиты IP00

габариты 70*44*80

5. Тумблер SA

Переключатель кулачковый 4С63–10РК

количество направлений 2

количество положений 2

номинальное напряжение 660 В

номинальный ток 63 А

габариты 120*127*120

6. Посты управления (4 шт.)

марка ПКЕ-11212

номинальное напряжение 500 В

частота 50 Гц

номинальный ток 10 А

степень защиты IP00

габариты 74*118*53

Выбор кнопок управления.

Кнопки и посты управления предназначены для дистанционного управления электромагнитными аппаратами. В условиях сельского хозяйства рекомендуется использовать кнопочные посты ПКЕ 221-2 и др. Выбираем кнопочный пост ПКЕ 221-3. Кнопочные элементы рассчитаны на U=500В, при продолжительности режима работы Iном=6,3 

 

Выбор реле времени.

Реле времени предназначены для создания выдержки времени при передаче сигнала от одного элемента автоматики к другому.

Выбираем программное реле 2РВМ, цикл – 24 часа, напряжение катушки 220 В. 

 

Выбор переключателей.

Переключатели пакетной серии ПВП11 применяются в качестве коммутационного аппарата в электрических цепях переменного тока, а так же для управления асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором.

Выбираем переключатели типа ПВП11-2931С с количеством пакетов 8, с Iн=100А, Uн= 220 В 

 

Выбор конечных выключателей

Выключатели путевые ВПК 2000 А предназначены для коммутации электрических цепей управления переменного напряжения до 660 В, частоты 50 и 60 Гц, и постоянного напряжения до 440 В под воздействием управляющих упоров в определённых точках пути контролируемого объекта.

Тип исполнения: ВПК 2010 Ах4

Код по ОКП: 342832010х

Контакты комбинированные: 1з+1р.

 

 

III.Экономическая часть.

Экономический раздел работы включает разработку следующих вопросов:

1. составление сметы и  определение сметной стоимости  автоматизации. Смета составляется  на оборудование в соответствии  со спецификацией на монтажные  работы;

2. расчет необходимого  количества рабочих по обслуживанию  и ремонту КИП;

3. определение фонда заработной  платы по рассчитываемому участку;

4. расчет экономической  эффективности от внедрения средств  автоматизации.

При расчете экономического эффекта, необходимо определить, в какой мере намечаемое мероприятие влияет на производительность труда, качество продукции, численность рабочих и фонды заработной платы.

В настоящее время большинство тем предусматривает усовершенствование автоматизации действующих установок, поэтому экономический эффект в основном получается за счет увеличения производительности труда, повышения сортности продукции, бесперебойного ведения процессов, экономии продуктов и т.д.

Все расчеты должны производиться по действующим методикам, перечень которых в каждом конкретном случае определяется консультантом по разделу.

Пример1

Для подтверждения целесообразности  внедрения системы централизованной охранно-пожарной сигнализации необходимо рассчитать экономический эффект, то есть тот дополнительный доход, который можно получить при внедрении данной системы, а так же стоимость внедряемой системы, оборудования и т.д. Рассчитанный период включает в  себя несколько временных отрезков, которым соответствуют определенные капитальные вложения:

• Предпроизводственные капитальные вложения;
• Единовременные капитальные вложения;
• Текущий эксплуатационные затраты

Начинается расчётный период в момент открытия финансирования научно-исследовательских работ, а заканчивается в момент окончания периода эффективного функционирования.

В зависимости от степени новизны создаваемой системы централизованной охранно-пожарной сигнализации, возможны два варианта:

• Создание принципиально новой системы для объектов, ранее не выпускаемых и не используемых в промышлености;
• Создание системы, заменяющей соответствующий процесс ручного проектирования.

Расчётная часть.

Расчёт единовременных затрат

При определении единовременных затрат  известно, что организация не располагает необходимыми техническими средствами для создания  системы и их требуется приобрести.