Діапазон регулювання ваги –5...20 кг
Густина масла 750кг/м3
Густина води 1000кг/м3
Тиск в гідросистемах - 3 Атм
Тип насосу – поршневий
ККД насосу – 0,8
ККД збивача – 0,7
Забезпечити контроль від обриву фаз
Забезпечити захист від КЗ.
Схема управління на мікроконтроллері.
2.2 Розробка і розрахунок циклограми робочих органів
Час роботи двигуна приводу міксера даної системи задається алгоритмом роботи мікроконтроллером за допомогою програмування відповідно до потреб технологічного процессу.
Час роботи двигуна міксера , а саме й весь цикл збивання, буде залежати від потрібної заданної густини масси по закінченні процессу.
2.3 Перелік вхідних та вихідних елементів
Вхідні елементи:
SB1- відключення схеми (СТОП);
SB2 - включення схеми управління;
SB3 – вибір режиму роботи;
SB4 – попередній контроль роботи;
SB5 – запуск процессу дозування
KU - контакт реле обриву фаз;
QF1 - контакт несправності двигуна збивання;
QF2 - контакт несправності гідро двигуна подачі води обмиву;
QF3 - контакт несправності двигуна маслостанції;
VD1…9 – сигналізація роботи обладнання
Вихідні елементи:
PIC - Мікроконтроллер
VS1-VS3 – комутуючі пристрої двигуна збивання;
VS4-VS6 – комутуючі пристрої двигуна подачі води обмиву;
VS7-VS9 – комутуючі пристрої двигуна маслостанції;
YA1 – електромагніт наклону ємності;
YA2 – електромагніт початкового положення ємності;
YA3 – електромагніт подачі води у ємність;
YA4 – електромагніт опускання двигуна міксера;
YA5 – електромагніт підйому двигуна міксера;
2,4 Циклограма вхідних та вихідних елементів
2.5 Математична модель схеми управління
Рис. 12 Алгоритм роботи мікроконтролера.
2.6 Розробка схеми електричної принципової
Схема електрична принципова працює таким чином: при натисканні на кнопку SB1 – пуск системи, вмикається двигун маслостанції і за алгоритмом роботи мікроконтроллер, здійснюється опитування портів на наявність помилок та несправностей в силовому вузлі. При вдалому скануванні портів та при попередній настройці параметрів подач вмикаются двигун міксера, котрий запускається за допомогою симісторів через оптрони, котрі сполучаються з відповідною ножкою мікроконтроллера. Тривалість роботи двигуна міксера задається програмою на мікроконтроллері, котрий в свою чергу з‘єднаний до управляючого інтерфейсу частотного перетворювача. Контроль масси здійснюється датчиком SD1, котрий вмикається через аналогово-цифровий перетворювач що перетворює аналоговий сигнал в сигнал цифрових кодів, котрі поступають на порт вводу мікроконтроллера.
Датчик ST1 здійснює контроль температури масси в ємності, датчик SW здійснює контроль густини масси .
Світлодіоди VD1…3 сигналізують вмикання відповідного двигуна, таким чином контролюється робота блоку оператором.
Автоматика безпеки здійснена контактами датчиками мінімального і максимального рівня SL1 а також контактами QF1,QF2 ,QF3 що виведені на світлову сигналізацію. Сам блок безпеки виконано на логічних елементах, що надає можливість розвантажити порти вводу мікроконтроллера .
2.7 Розрахунок та вибір елементів контролю та регулювання силового обладнання та захисту на базі ПК з використанням електронної бази даних
2.7.1 Розраховуємо двигун приводу збивання
Двигун розраховується за формулою (3, ст 131).
де
- густина масси збивання .kв- коефіцієнт вязкості.
n – частота обертання валу збивача, об/хв.
η – ККД приводу
= 750 кг/м3.kв=0,07.
n =200 об/хв.
η = 0,7
Обираємо двигун на 15 кВт типу 4A160S4 Iн=29.3А, N=1465об/хв., ККД=88.5%, Cos=0.88 (див. додатки табл 1)
2.7.2 Розраховуємо двигун під гідронасос маслостанції
Двигун гідронасосу розраховується за формулою (1, ст 471).
,кВтде
- густина масла .Q- подача, м3/с.
Н – статичний напор, м.
∆Н – втрати статичного напору 20% від Н, м.
η- загальні втрати приводу.
k – коефіцієнт запасу.
Q=0.004м3/с.
ρ =1000кг/м3.
G=9.81м/с.
Н=30м.
∆Н=6м.
ηнас=0,8.
обираємо двигун на 1,5 кВт типу 4A80В4 Iн=3,57А, N=1415об/хв., ККД=77%, Cos=0.83 (див. додатки табл 1)
2.7.3 Розраховуємо двигун під гідронасос води
Двигун гідронасосу розраховується за формулою (1, ст 471).
,кВтде
- густина води .Q- подача, м3/с.
Н – статичний напор, м.
∆Н – втрати статичного напору 20% від Н, м.
η- загальні втрати приводу.
k – коефіцієнт запасу.
Q=0.0006м3/с.
ρ =750кг/м3.
G=9.81м/с.
Н=30м.
∆Н=6м.
ηнас=0,8.
обираємо двигун на 0,37 кВт типу 4AХД56М2 Iн=0,7А, N=2820об/хв., ККД=64%, Cos=0.78 (див. додатки табл 1)
2.7.4 Вибір автомата двигуна міксера збивання
Для визначення робочого струму двигуна використовується формула (3,ст. 68, формула 2.4):
Для розрахунку струму спрацювання автомата використовується формула (2. с 87. IV.4):
Іавт=k х Iн/а, А. (6).
де а – 0,8...3.
Ін- номінальний струм двигуна.
k – кратність пускового струму до номінального.
Іавт=7 х 29.3/1=205А
Струм теплового розчеплювача автомата розраховується за формулою (2. с 89. IV.7):
Ітепл= 1,1...2,5Ін (7).
Ітепл=1,5 х 29.3=44А.
Обираю автомат типу BA88 - 35 Iт=44А Iел=205А (див. додатки табл. 3).
2.7.5 Вибір автомата маслостанції
Для визначення робочого струму двигуна використовується формула (3,ст. 68, формула 2.4):
Для розрахунку струму спрацювання автомата використовується формула (6):
Іавт=7 х 3,57/1=25А
Струм теплового розчеплювача автомата розраховується за формулою (7):
Ітепл= 1,1...2,5Ін=1,5 х 3,57=5,5А.
Обираю автомат типу ВА88-32 Iт=5,5А Iел=25А (див. додатки табл. 3.)
2.7.6 Вибір автомата гідронасоса води
Для визначення робочого струму двигуна використовується формула (3,ст. 68, формула 2.4):
Для розрахунку струму спрацювання автомата використовується формула (6):
Іавт=6 х 0,7/1=4,2А
Струм теплового розчеплювача автомата розраховується за формулою (7):
Ітепл= 1,1...2,5Ін=1,5 х 0,7=1,1 А.
Обираю автомат типу ВА88-32 Iт=1,1А Iел=4,2А (див. додатки табл. 3.)
2.7.7 Вибір силових симісторів двигуна збивання
Для нормального запуску двигуна потрібно обирати симістори у яких робочий струм повинен перевищувати пусковий струм двигуна, щоб симістор в момент запуску не вийшов з ладу.
Робочий струм симістора розраховується за формулою (3. с 51).
Ісим=(k*Ін)*X, A. (8).
де k – кратність пускового струму двигуна.
Ін – номінальний струм двигуна, А.
X – коефіцієнт запасу по струму (1,1...1,5).
Ісим=(7 х 29,3) х 1,5=240 А.
Обираємо силові симістори типу ТС171-250 (див. додатки табл. 4).
2.7.8 Вибір силових симісторів двигуна маслостанції
Для нормального запуску двигуна потрібно обирати симістори у яких робочий струм повинен перевищувати пусковий струм двигуна, щоб симістор в момент запуску не вийшов з ладу.
Робочий струм симістора розраховується за формулою (3. с 51).
Ісим=(k*Ін)*X, A. (8).
де k – кратність пускового струму двигуна.
Ін – номінальний струм двигуна, А.
X – коефіцієнт запасу по струму (1,1...1,5).
Ісим=(7 х 3,57) х 1,5=38 А.
Обираємо силові симістори типу ТС132-40 (див. додатки табл. 4).
2.7.9 Вибір силових симісторів гідронасоса води
Робочий струм симістора розраховується за формулою (8).
Ісим=(6 х 0,7) х 1,5=6,3 А .
Обираємо силові симістори ТС112-10 (див. додатки табл. 4)
2.7.10 Розрахунок резисторів та конденсаторів в колі оптронів та вибір оптронів
Рспр=1Вт – потужність спрацювання симісторів
Uж=24В – напруга живлення в колі симісторів
В колі оптрона потрібно погасити напругу :
Uгас=380-Uж=380-24=356В.
Ігас=Рспр/Uгас=1/356=0,0028А – струм гасіння в колі управління симісторів.
Розраховуємо опір гасіння:
R=Uгас/Iгас=356/0,0028=127кОм.
Обираю конденсатор ємністю 0,1мкФ з робочою напругою 500В котрий має опір частоті 50Гц:
Хс=1/2πfc=1/2 х 3,14 х 50 х 0,1 х 10-6=32 кОм.
Опір резисторів рівний:
127-32=95кОм.
Найближчий номінал резистора рівний 100 кОм.
Потужність розсіювання резистора:
Рроз=І2 х R=0.00282 х 100000=0,78 Вт
Найближчий номінал потужності росіювання рівний 1 вт.
Тому виходячи з робочих струмів в колі управління симісторами обираю оптрони типу МОС3081 для всіх двигунів (див.додатки табл. 5).
2.7.11 Вибір реле обриву фаз
Для захисту обладнання необхідно контролювати зміну напруги в трифазному колі. Для цього використовую реле контролю трифазних кіл, яке повинно мати велику швидкодію, просліджувати любі зміни напруги в колі. Згідно необхідних вимог обираю реле контролю трифазних кіл типу TRW400VN4X U=200…400B (див додатки табл. 6).