По номограмме изображенной на рисунке 15 находим σ
д
и σ
вд
для χ и
υ
σ
д
=1, σ
вд
=0,55
Вносим поправки:
σ
д
=σ
дн
−0 , 5∗( 1−П
1, 2
)
, (10)
где σ
дн
– значение по номограмме, рисунок 13;
σ
д
– значение пересчитанное с учетом поправочного коэффициента:
П
1,2
– поправочный коэффициент.
σ д=1−0 ,5∗(1−0 , 938)
σ
вд
=
(σ
вдн
−0 , 1∗(1−П
1 , 2
))∗p
мн
p
м
, (11)
где σ
вд
– значение пересчитанное с учетом поправочного коэффициента;
σ
вдн
– значение по номограмме;
П
1,2
– поправочный коэффициент
p
мн
– давление в магистрали нормируемое, кгс;
р
м
– давление в магистрали фактическое, кгс.
σ
вд
=
(0 , 55−0 ,1∗(1−0 , 938))∗5∗1 0
4
5∗1 0
4
=0 ,544
Рисунок 15 - Номограмма для нахождения σд и σвд
Находим время наполнения рабочей полости.
σ
a
=
p
a
p
m
, (12)
где p
a
– атмосферное давление, кгс;
p
m
– давление в магистрали, кгс;
55
σ
a
=
1∗1 0
4
5∗1 0
4
=0 , 2
Находим значение функции ψ по номограмме, изображенной на
рисунке 16.
ψ
1
(σ
д
) = 1,2.
ψ
1
(σ
а
) = 0,2.
t
3
=3 , 62∗10−
3∗V
0
μ∗f
∗¿
, (13)
где V
0
– начальный объем рабочей полости, м
3
;
μ – Коэффициент расхода падающей линии;
f – площадь входа пневмоцилиндра, м
2
;
t
3
=3 , 62∗1
0
−3
∗2 , 453∗1 0
−4
0 ,13∗1 ,766∗1 0
−4
∗(1 , 2−0 , 2)=0 , 039
Рисунок 16 - Номограмма для определения функции ψ
Находим время опоражнивания выхлопной полости.
ψ1(σ
д
) = 0,9.
ψ1(σ
а
) = 0,8.
t
3
=2 ,53∗10−
2∗V в
μ
в
∗f
в
∗σ
а
k−1
2∗k
∗¿
, (14)
где V
в
–объем выхлопной полости, м
3
;
56
μ
в
– Коэффициент расхода выхлопной линии;
f
в
– площадь выхода пневмоцилиндра, м
2
;
k – коэффициент адиабаты =1,4.
t
3
=2 ,53∗10−
2∗9 , 813∗ 10
−4
0 , 26∗1 ,766∗1 0
4
∗0 , 2
1 ,4 −1
2∗1 ,4
∗(0 , 9−0 ,8)=0 , 094
Т.к. время опоражнивания больше времени наполнения, то мы берем
большее время.
Нахождение времени заключительного этапа находиться по тем же
формулам, только меняются постоянные объемы.
Находим время наполнения рабочей полости.
ψ
1
(σ
д
) = 1,1.
ψ
1
(σ
а
) = 0,2.
T
3
=3 , 62∗10−
3∗V
в
μ∗f
∗¿
, (15)
где V
в
– начальный объем выхлопной полости, м
3
;
μ – Коэффициент расхода падающей линии;
f – площадь входа пневмоцилиндра, м
2
;
T
3
=3 , 62∗1
0
−3
∗9 , 813∗10
−4
0 ,13∗1 ,766∗1 0
−4
∗(1 , 1−0 , 2)=0 , 139
Находим время опоражнивания рабочей полости
ψ
1
(σ
д
) = 0,9.
ψ
1
(σ
а
) = 0,8.
t 3=2 ,53∗10−
2∗V
0
μ
в
∗f
в
∗σ
а
k−1
2∗k
∗¿
, (16)
где V
0
– начальный объем рабочей полости, м
3
;
μ
в
– Коэффициент расхода выхлопной линии;
fв – площадь выхода пневмоцилиндра, м
2
;
k – коэффициент адиабаты =1,4.
t
3
=2 ,53∗10−
2∗2 , 453∗1 0
−4
0 , 26∗1 ,766∗1 0
4
∗0 , 2
1 ,4 −1
2∗1 ,4
∗(0 , 9−0 ,8)=0 , 023
57
Т.к. время наполнения больше времени опоражнивания, то выбираем
большее время.
Для контроля конечных положений затворов смесителя и дозатора
необходимо использовать бесконтактные датчики.
Требуется датчик со следующими параметрами:
Выходной сигнал 0;24В;
Напряжение питания 24В;
Тип выходного элемента PNP, Н.О.;
Элемент воздействия – металл.
Для контроля наличия смеси на элеваторе так же использовать
бесконтактный датчик.
Требуется датчик со следующими параметрами:
Выходной сигнал 0;24В;
Напряжение питания 24В;
Тип выходного элемента PNP, Н.О.;
Элемент воздействия - сыпучее вещество.
Таблица 3 – Варианты датчиков
Наименование Тип Sn Выходной
сигнал
Напряжение
питания
Тип
выхода
SICK IM4 Индуктивный
датчик
1мм Дискретный
0;24
10…30В NPN. Н.О.
LM12-2004A 3мм Дискретный 210…250В Релейный
Н.О.
ВБИ-М12-
34С-1111-3
2мм Дискретный
0;24
10…30В PNP. Н.О.
SICK CM12-
3004 NB
Емкостный
датчик
0-
4мм
Дискретный
0;24
6-36В NPN. Н.О.
ВБЕ-Т20-
100С-2113-3А
0-
6мм
Дискретный
0;24
12…24В PNP Н.О.
Fotek CP18-
30N
0-
10мм
Дискретный
0;24
10-30В NPN Н.О
58
Из предложенных вариантов для контроля конечных положений
затворов выбираем датчик ВБИ-М12-34С-1111-3, поскольку только он
подходит по параметрам.
Из предложенных вариантов для контроля наличия смеси на
элеваторе выбираем датчик ВБЕ-Т20-100С-2113-3А, поскольку только он
подходит по параметрам.
Емкостные датчики ВБЕ имеют чувствительный элемент в виде
вынесенных к активной поверхности пластин конденсатора, рисунок 17.
Приближение объекта из любого материала к активной поверхности ведет
к изменению емкости конденсатора, параметров генератора и в конечном
итоге к переключению коммутационного элемента, рисунок 18.
Рисунок 17 - Принцип работы
Рисунок 18 - Общий вид ВБЕ-Т20-100С-2113-3А.
Рисунок 19 - Схема подключения ВБЕ-Т20-100С-2113-3А
59
Для регулирования скорости питателей необходимо использовать
частотное регулирование, поскольку такой способ регулирования
обеспечит более жесткое регулирование оборотов электродвигателей.
Будем использовать преобразователь частоты серии ATV31
(Шнейдер Электрик).
Рисунок 20 – Внешний вид ATV31
Простой, надёжный, удобный в эксплуатации, преобразователь
частоты (инвертор) Altivar31 (ATV31) традиционно используется для
управления короткозамкнутыми асинхронными двигателями.
Сфера применения инверторов Altivar31:
Компрессоры, насосы, вентиляторы;
Механизмы фасовки и упаковки;
Электротали, конвейеры и другое транспортировочное
оборудование;
Спецоборудование (смешивающие механизмы, текстильные
агрегаты и пр.)
Основные рабочие функции инверторов Altivar31:
защита преобразователя и двигателя;
логика управления тормозом;
кривые разгона-торможения (линейные S- и U-образные, а также
индивидуальные);
режим "быстрее-медленнее";
предварительно заданные скорости (16);
60
повторный пуск после автоматического захвата с поиском
скорости;
ПИ-регулятор и задания для ПИ-регулятора;
конфигурация возникающих неисправностей и типов остановки;
сохранение параметров конфигурации в памяти инвертора.
Инверторы ATV31 предназначаются для электродвигателей разных
мощностей (от 0,18 до 15 кВт), и имеют четыре типа питания от сети
Преобразователь частоты (инвертор) Altivar31 имеет шесть
дискретных и три аналоговых входа, а также по одному дискретному и
аналоговому и два релейных выхода. В стандартный комплект поставки
инвертора ATV31 входит также охлаждающий радиатор.
Для питателей и элеватора необходимо устройство со следующими
параметрами:
Коммутируемое напряжение 220В;
Коммутируемый ток не менее 10А;
частота срабатывания не менее 1200;
Управляющая цепь 220В;
Количество полюсов 3.
Для смесителя необходимо устройство со следующими параметрами:
Коммутируемое напряжение 220В;
Коммутируемый ток не менее 10А;
частота срабатывания не менее 1200;
Управляющая цепь 220В;
Количество полюсов 3.
Из предложенных вариантов, таблица 4, выбираем контактор для
питателей и элеватора КМИ11210, для смесителя КМИ46512, т.к. они
подходят по предъявленным требованиям.
Для включения контактора потребуется реле с параметрами:
Коммутируемый ток 5А;
61
Коммутируемое напряжение 220В;
Напряжение включения 24В или 5В.
Варианты выбора реле представлены в таблице 4.
Таблица 4 - Выбор реле
Модель U упр,В I упр.,
А
U комм., В Ток
комм., А
Цена,
руб.
К239КП1А 0,8..5В 0,2 +60..+230 0,3 250
К239КП11АП 0,8.5В 0,25 ±60 5 300
WGA8-6D03R 3 – 32 0, 14 24 - 280 0,05-3 1000
MD0544ZD3 3 – 32 0,2 40-440 до 5 259
SST15A 440В 4 – 32 0,12 24 - 380 15А 4000
Выберем реле MD0544ZD3, так как оно имеется в наличии и
подходит по необходимым параметрам.
Рисунок 21 - Электрическая схема подключения реле
MD0544ZD3 электрические характеристики:
Напряжение коммутации: до 440В.
Ток коммутации 5А.
Ток включения минимум/максимум: 0,2 А.
Напряжение включения 3…32 В
Выходное сопротивление: 1кОм.
Напряжение изоляции: 1500В.
Температура рабочая: -45..85 С.
Для выбора блока питания определим основные источники
потребления электроэнергии: ПЛК и модуль расширения (120 Вт), реле (70
Вт).
62
Сложив эти мощности, мы получил требуемую мощность блока
питания, которая составляет 120, 70 Вт. Выберем блок питания с запасом
по мощности 240 Вт, для возможного расширения.
Использовать фирменный источник питания SITOP производства
SIEMENS. Семейства SITOP Power и LOGO!Power объединяют в своем
составе широкую гамму стабилизированных блоков питания,
предназначенных для эксплуатации в промышленных условиях.
Внешний вид представлен на рисунке 20.
Рисунок 22 - Внешний вид блока питания
3.2. Внедрение и тестирование АСУ ТП на предприятии
При приемке смены каждый рабочий фабрики, обслуживающий
машины и механизмы (машинист, аппаратчик), обязан:
1) осмотреть свой участок, проверить, очищена ли вся площадка, нет
ли скоплений грязи и пыли на обслуживаемом оборудовании, не
захламлены ли проходы; проверить наличие и исправность
предохранительных ограждений, кожухов и барьеров, а также их
крепление на обслуживаемых машинах и механизмах; ознакомиться с
состоянием оборудования своего участка и его пускорегулирующей
аппаратуры; проверить наличие смазки в смазываемых узлах и
63
исправность смазочных устройств; проверить наличие запаса смазочных и
обтирочных материалов, достаточных для работы в течение всей смены;
2) убедившись в исправности проверяемой машины или механизма,
опробовать их в режиме холостого хода;
3) при обнаружении каких-либо механических неисправностей или
технологических нарушений поставить в известность мастера смены до
приемки рабочего места.
Согласно ПБ, состояние рабочих мест и механизмов обязан
проверить мастер смены и принять меры к устранению замеченных
неисправностей. До устранения неисправностей пуск машины или
механизма в работу запрещается.
Во время работы рабочий, обслуживающий машины и механизмы
фабрик, обязан:
1) следить за нормальной работой всего оборудования своего
участка;
2) наблюдать за наличием смазки во всех подшипниках и масленках
и за температурой подшипников;
3) регулярно проверять нагрев деталей, прослушивать, нет ли в
машине необычного шума;
4) содержать в чистоте обслуживаемые машины и рабочее место.
При сдаче смены рабочий должен о всех неисправностях и
нарушениях режима сообщить сменяющему его рабочему, сдать чистыми
рабочее место и обслуживаемый агрегат.
Электрооборудование по мобильности относительно обслуживаемых
объектов разделяется на передвижное, переносное и стационарное.
Передвижное электрооборудование используется на скреперных
передвижных лебедках, катучих конвейерах, разгрузочных тележках и т. п.
Особенность эксплуатации такого электрооборудования — выполнение
64