Автоматическое управление дозированием воды

Оглавление

Введение 5

I. Описание технологического процесса 6

II. Разработка функциональной схемы системы автоматизации 8

III. Расчёт и выбор ТСА 9

III.1.Расчёт мостовой схемы 9

III.2.Расчёт схемы суммирования. 10

III.3 . Расчёт схемы усиления. 11

III.4. Рассчитаем делитель напряжений. 12

III.5. Расчет компаратора. 12

III.6. Расчет транзистора. 13

III.7. Расчет силовой цепи. 13

IV. Разработка электрической принципиальной схемы 15

 

 

Введение

В современном  строительстве важную роль занимает производство строительных изделий  и конструкций, а также вопросы механизации и автоматизации производственных процессов на предприятиях строительной индустрии. Использование современных научно-технических достижений в системах автоматизации производственных процессов в строительстве обеспечивает повышение технического уровня, улучшению технико-экономических показателей строительства и решает социальные задачи, включая задачи охраны окружающей среды.

Применительно к задачам автоматизации производственных процессов автоматизированное управление осуществляется с помощью автоматизированных систем управления технологическими процессами, в которых состояние технологического процесса и технологического объекта  анализируется с помощью ЭВМ.

Автоматизация производственных и технологических  процессов предприятий по изготовлению строительных изделий и конструкций  затрачивает  операции обработки, контроля, хранения и транспортировки продукции. В результате анализа строится модель процесса, определяющая его структурно-функциональные свойства, связи между входными, выходными переменными, управляющими и возмущающими воздействиями. В результате синтеза структуры и параметров технологического процесса формируются требования по автоматизации и техническое задание на проектирование автоматизированной системы управления производством строительных изделий и конструкций.

Широкое внедрение  автоматики и автоматизации технологических  процессов строительного производства, переход к применению микропроцессоров в управлении производством и  вместе с тем большая наукоёмкость работ по созданию эффективных систем автоматизированного управления технологическими объектами накладывает отпечаток на процессы проектирования, специализацию участников разработок, унификацию и типизацию проектных решений.

 

I. Описание технологического процесса

Жидкость на автоматизированных бетоносмесительных установках дозируется дозатором. На раме установлены два впускных затвора с пневмоцилиндрами . К раме на подвесках подвешена рычажная система, состоящая из грузоприемных рычагов , передаточных рычагов , тяги . Площадка, на которой установлен циферблатный указатель , прикреплена к раме на стяжках . Циферблатный указатель соединен с рычажной системой при помощи тяги . К рычажной системе на крюках подвешен весовой бункер с выпускным затвором и пневмоцилиндром. На раме укреплен воздухораспределительный шкаф с распределителями, соединенными с пневмоцилиндрами резинотканевыми напорными рукавами. Для блокировки впускных и выпускного затворов на дозаторе установлены конечные выключатели . Для гашения колебаний рычажной системы внизу под циферблатным указателем укреплен демпфер , закрытый кожухом.

Работает дозатор  в следующей последовательности. Сигнал о начале  дозирования   воды  поступает   с пульта   управления

к воздухораспределителю, который  открывает доступ сжатого воздуха в пневмоцилиндр. Пневмоцилиндр открывает затвор, и вода через впускное устройство поступает в весовой бункер. Сигнал об окончании загрузки от датчика веса циферблатного указателя поступает на пульт управления. Воздухораспределитель отключается, пневмоцилиндр срабатывает и закрывает затвор, прекращая доступ воды в бункер. В случае необходимости отвеса жидкой добавки автоматически включается второй воздухораспределитель, управляющий пневмоцилиндром второго впускного затвора, который открывает доступ добавки в весовой бункер. Сигнал об окончании загрузки вторично от датчика веса циферблатного указателя поступает на пульт управления. Воздухораспределитель отключается, пневмоцилиндр закрывает затвор.

После получения с пульта управления сигнала, разрешающего выгрузку из весового бункера, автоматически включается воздухораспределитель, управляющий пневмоцилиндром выпускного затвора, затвор открывается и содержимое весового бункера выгружается. Циферблатный указатель УЦК представляет собой стандартный квадрантный указатель с дополнительным устройством в виде датчиков веса порций. Конструкция датчика порций для всех приборов унифицирована. Датчик устанавливают с лицевой стороны циферблатного указательного прибора. Весовая стрелка закреплена на удлиненной оси, проходящей через отверстие. На оси закреплен флажок (экран). При движении стрелки флажок проходит через рабочий зазор бесконтактных электронных датчиков . Задающие стрелки переставляются с помощью рукояток, закрепленных на оси снаружи задней крышки указателя.

При вращении каждой из рукояток поворачивается соответствующая шестерня, находящаяся в зацеплении с одним из зубчатых дисков, на которых закреплены задающие стрелки с датчиками. Между дисками помещены неподвижные прокладки. Трение между ними, необходимое для предотвращения самопроизвольного вращения задающих стрелок. создается усилием трех пружин. Датчик прикреплен к рамке четырьмя винтами. На тыльной стороне рамки квадрантов на кронштейне установлен микропереключатель, который срабатывает под действием мостика при подходе стрелки к последним   делениям   шкалы.    Микропереключатель    отключает    всю автоматическую систему загрузки материалов в случае аварии прибора. Циферблатный указатель УЦК снабжен одним штепсельным разъемом для внешних соединений с датчиками БК и микропереключателем. При установке сельсина указатели УЦК имеют кроме Датчика веса сельсин-датчик, вал которого через муфту соединен с задней удлиненной цапфой оси стрелки. Сельсин укреплен в стакане двумя накладками, а стакан четырьмя винтами привернут к рамке с задней стороны.

В стакане предусмотрены  окна для доступа к муфте. Циферблатный указатель имеет по два штепсельных разъема. К одному из них подключены датчики БК задающих стрелок и микропереключатель, к другому — сельсин-датчик. Установка сельсин-датчика позволяет дистанционно наблюдать за работой дозирующей системы (при помощи сельсин-приемника, установленного на пульте управления). Пневмоцилиндрами, приводящими в действие впускные и выпускные затворы дозаторов, управляют при помощи электровоздушного    клапана. К штуцерам подсоединены отверстия пневмоцилиндров  Сжатый воздух через штуцер подводится к одной полости пневмоцилиндра. При этом другая полость его через отверстие соединена с атмосферой. При включении электромагнита плунжер , перемещаясь вверх, отъединяет штуцер от штуцера и соединяет его со штуцером. Одновременно перекрывается отверстие и в полость цилиндра, которая ранее была соединена с атмосферой, поступает сжатый воздух. В это время вторая полость цилиндра через штуцер соединяется с атмосферой.

Для автоматизированных бетоносмесительных установок цикличного действия блочной конструкции применяют  комплекты дозаторов, состоящие из дозатора для цемента, многофракционного дозатора для заполнителей и дозатора для воды.

 

II. Разработка функциональной схемы системы автоматизации

Датчики массы  установлены на двух опорах (WE), а также по месту располагается и усилитель (×К), который увеличивает мощность сигнала. Затем на пульте установлен сумматор (Σ), который суммирует два сигнала, а также по месту располагается и усилитель (×К), который увеличивает мощность сигнала. Далее сигнал поступает на делитель напряжений, после которого отображается на устройстве.

На пульте находятся кнопки (NS) которыми можно управлять двигателями и соответствующими лампочками которые показывают на действие двигателей.

 

III. Расчёт и выбор ТСА

III.1.Расчёт мостовой схемы

Рисунок 1. Мостовая схема

Принимаем напряжение питания U=24 В.

Принимаем 2 тензодатчика серии СВ: S=12 Ом/кг, R₀=400 Ом

Принимаем: R₀₌ R₁ =R₂

 (Ом)

R_В1= R_В2= R₀₊ =400+326=726( Ом)

(А)

(А)

(В)

 

III.2.Расчёт схемы суммирования.

 

Рисунок 2. Схема сумматора.

1. В качестве сумматора принимаем: ОУ К140УД7

Принимаем: (В); ;

 ;

;

Принимаем R₅=770 Ом 

III.3 . Расчёт схемы усиления.

Рисунок 3. Схема усилителя

Принимаем операционный усилитель  К140УД7

Принимаем k=-2,  R₈=2кОм, R₇=R₉=1кОм,  тогда

k=( -R₈/R₇)=-2

U_вых4 =( -R₈/R₇)U_вх=(-2)(-10)=-20 (В)

 

III.4. Рассчитаем делитель напряжений.

 

 

Рисунок 4. Схема делителя напряжений.

Принимаем напряжение питания  В, тогда напряжение В. Принимаем кОм. Находим кОм.

III.5. Расчет компаратора.

 

Рисунок 5. Схема компаратора.

Опорное напряжение компаратора  В.

Принимаем напряжение источника  В.

Рассчитаем  делитель напряжений, падение напряжения на резисторах:

В; мВ; В;

Принимаем кОм

 кОм=800 Ом;

Принимаем Ом

 кОм=750 Ом;

Принимаем Ом

Компаратор строим на основе операционных  усилителей  К554СА3

III.6. Расчет транзистора.

 

Выбираем  транзистор КТ316 с параметрами:

; мА; В; ;

Выбираем  реле

Принимаем В; Ом; Принимаем Ом.

III.7. Расчет силовой цепи.

P=U*I, где P=7.5 кВт, U=380В, тогда

I=7.5/380=19.74 А, тогда Iп=I*(5…7)=19.74*5=98,68А

В итоге из выше приведенных расчетов принимаем:

• 2 тензодатчика серии СВ: S=12 Ом/кг, R₀=400 Ом
• В качестве сумматора принимаем: ОУ К140УД7
• операционный усилитель К140УД7
• Компаратор строим на основе операционных  усилителей  К554СА3
• Выбираем транзистор КТ316

 

IV. Разработка электрической принципиальной схемы

Принципиальная  схема начинается с построения двух одинаковых схем с 2-мя тензодатчиками. Сигнал поступает на сумматор (т.к. датчики установлены на 2-х опорах), а затем на измерительный усилитель DA2. Сумматором является операционный усилитель DA1.

Задаётся  масса бункера через схему; содержащую делитель напряжений, если масса равна  заданной, то срабатывает реле КT1. Сигнализация содержит транзистор КТЗ16.

Если бункер полон, то срабатывает двигатель по открытию задвижки для опустошения бункера, если пуст – срабатывает двигатель на подаче воды в бункер до его наполнения.

 

 Заключение

В данной курсовой работе представлена система автоматического  управления дозированием воды. Для выполнения поставленной задачи были выполнены такие разделы, как описание технологического процесса; построение функциональной схемы системы автоматического управления дозированием воды. Рассчитаны разделы расчёта и выбора ТСА, а именно: измерительная схема, усилители, схема суммирования.

В современной  строительной индустрии системы  управления дозированием воды занимают далеко не последнее место. На каждом заводе ЖБИ и ЖБК имеется такая система, поэтому разработка новых технологий систем автоматического управления является актуальной темой.

 

Список использованной литературы

1. Бушуев С. Д., Михайлов В. С. “Автоматика и АПП” М. 1990 г.

2. Мясковский И. Г. “Оборудование заводов строительных материалов” М. 1986 г.

3. “Проектирование систем автоматики технологических процессов” справочное пособие под редакцией А. С. Клюева.