Реферат: Автоматизация линии раздачи кормов в свинарнике

--PAGE_BREAK--

6. Разработка полной принципиальной электрической схемы
Принципиальная электрическая схема управления должна обеспечить:

— безопасность людей;

— надежную работу технологической линии;

— удобство в эксплуатации;

— быть экономически целесообразной.

При проектировании электрической принципиальной схемы руководствуемся действующим стандартом на условные обозначения элементов на принципиальных электрических схемах, правилами устройства электроустановок. Принимаем следующие буквенно-цифровые обозначения аппаратов:

X1 – привод питателя картофеля (KM1);

X2 – привод питателя концкормов (KM2);

Х3 – привод насоса обрата (KM3);

X4 – привод мешалки раздатчика (KM4);

X5 – привод кормораздатчика (раздача) (KM5);

X6 – привод кормораздатчика (обратный ход) (KM6);

X7 – привод выгрузного устройства 1 (KM7);

X8 – привод выгрузного устройства 2 (KM8);

b1 – датчик уровня питателя комбикорма (SL1);

b2 – датчик уровня питателя концкормов (SL2);

b3 – датчик уровня емкости для обрата (SL3);

b4 – датчик уровня смесителя (SL4);

b5 – концевик, срабатывающий при положении кормораздатчика под питателем (SQ1);

b6 – концевик (начало кормушек) (SQ2);

b7 – концевик (конец кормушек) (SQ3);

Для проведения пуско-наладочных работ предусматриваем в схеме возможность независимого включения электродвигателей, для этой цели устанавливаем пакетный переключатель SA1, а для включения электродвигателей (магнитных пускателей) устанавливаем кнопки управления SB1 – SB8.

Также в схеме предусмотрена защита от перегрузки тепловыми реле КК1 – КК7, и световая сигнализация, посредствам сигнальных ламп HL1 –HL10.

В полном объеме электрическую принципиальную схему вычерчиваем на листе 2 графической части.




7. Выбор средств автоматизации



7.1 Расчет параметров потребителей
Для выбора средств автоматизации необходимо рассчитать рабочие параметры потребителей, в частности в нашем случае электродвигателей.

Номинальный ток электродвигателя:
<img border=«0» width=«152» height=«48» src=«ref-1_1792307129-362.coolpic» v:shapes="_x0000_i1060">(7.1)
где Рн — Номинальная мощность электродвигателя, кВт;

cosφ– коэффициент мощности ЭД, о.е.;

Uн– номинальное напряжение, кВ.

Для привода питателя картофеля:

<img border=«0» width=«222» height=«45» src=«ref-1_1792307491-489.coolpic» v:shapes="_x0000_i1061">

Технические данные потребителей сводим в таблицу 7.1.
Таблица 7.1 ─ Технические данные электродвигателей [5, приложение 10]

Обозначение

Наименование рабочей машины

Тип

Рн

Iн

η

nн

cosφ

Ki

кВт

А

%

мин-1

о.е.

о.е

М1

Питатель картофеля

АИР90L4

2,2

6,02

81

1500

0,83

6,5

М2

дозатор – питатель кормнцкормов

АИР71В4

0,75

2,05

73

1500

0,76

5

M3

насос обрата

АИР71В4

0,75

2,05

73

1500

0,76

5

M4

мешалка

АИР100S4

3,0

6,1

84,5

1500

0,88

7

М5

корморазадтчик

АИР80А4

1,1

2,75

75

1500

0,81

5,5

М6

выгрузное устройство 1

АИР80А4

1,1

2,75

75

1500

0,81

5,5

М7

выгрузное устройство 2

АИР80А4

1,1

2,75

75

1500

0,81

5,5




7.2 Выбор автоматических выключателей
Автоматические выключатели выбираем для защиты цепи и электродвигателей от перегрузки и токов короткого замыкания.

Выбираем автоматический выключатель по следующим условиям:

– номинальному напряжению автомата
Uн.а ≥Uн.с.,(7.2)
где Uн.а. – номинальное напряжение автоматического выключателя, В;

Uн.с. – номинальное напряжение сети, В.

– номинальному току автомата
Iн.а. ≥Iдл.,(7.3)
где Iн.а. – номинальный ток автоматического выключателя, А;

Iдл. – рабочий ток цепи, защищаемой автоматом, А.

Для группы токоприемников:
<img border=«0» width=«93» height=«49» src=«ref-1_1792307980-288.coolpic» v:shapes="_x0000_i1062">(7.4)

<img border=«0» width=«147» height=«32» src=«ref-1_1792308268-335.coolpic» v:shapes="_x0000_i1063">(7.5)

<img border=«0» width=«168» height=«47» src=«ref-1_1792308603-496.coolpic» v:shapes="_x0000_i1064">(7.6)

<img border=«0» width=«272» height=«59» src=«ref-1_1792309099-894.coolpic» v:shapes="_x0000_i1065">(7.7)

<img border=«0» width=«115» height=«48» src=«ref-1_1792309993-408.coolpic» v:shapes="_x0000_i1066">(7.8)
где<img border=«0» width=«35» height=«25» src=«ref-1_1792310401-131.coolpic» v:shapes="_x0000_i1067">– полная расчетная мощность линии, ВА;

Uн – номинальное напряжение линии, В;

kз – коэффициент загрузки электроприемника;

cosφн – номинальный коэффициент мощности;

m – коэффициент, зависящий от значения cosφн [8, рисунок П2.1].

– номинальному току теплового расцепителя
Iн.р.≥ kн.т Iдл.,(7.9)
где Iн.р – номинальный ток теплового расцепителя автомата, А;

kн.m– коэффициент надежности, учитывающий разброс по току срабатывания теплового расцепителя, принимается в пределах от 1,1 до 1,3.

– току отсечки электромагнитного расцепителя
Iн.э-м.≥kн.эIкр.,(7.10)
где Iн.э-м. – ток отсечки электромагнитного расцепителя, А;

kн.э – коэффициент надежности, учитывающий разброс по току электромагнитного расцепителя и пускового тока электродвигателя (для автоматов АП-50, АЕ-2000 и А3700 kн.э=1,25, для А3100 kн.э=1,5),

Iкр. – максимальный ток короткого замыкания в месте установки автомата, А.

Для группы электроприемников:
<img border=«0» width=«152» height=«37» src=«ref-1_1792310532-515.coolpic» v:shapes="_x0000_i1068">(7.11)
где<img border=«0» width=«33» height=«25» src=«ref-1_1792311047-121.coolpic» v:shapes="_x0000_i1069">– пусковой ток электродвигателя или группы одновременно запускаемых электродвигателей, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшего значения, А;

<img border=«0» width=«39» height=«27» src=«ref-1_1792311168-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1070">– сумма номинальных токов электродвигателей без учета тока пускаемого электродвигателя, А.

– предельному отключаемому току:
Iпред.откл≥Iкр.(7.12)
где Iпред.откл – предельный отключаемый автоматом ток, А.

Выбираем автоматический выключатель QF1. Автоматический выключатель защищает группу электродвигателей.

Принимаем коэффициенты загрузки электродвигателей

<img border=«0» width=«532» height=«44» src=«ref-1_1792311383-951.coolpic» v:shapes="_x0000_i1071">.

<img border=«0» width=«453» height=«44» src=«ref-1_1792312334-897.coolpic» v:shapes="_x0000_i1072">

<img border=«0» width=«503» height=«92» src=«ref-1_1792313231-2506.coolpic» v:shapes="_x0000_i1073">

<img border=«0» width=«183» height=«31» src=«ref-1_1792315737-368.coolpic» v:shapes="_x0000_i1074">кВА.

Определим силу тока в защищаемой цепи.

<img border=«0» width=«143» height=«45» src=«ref-1_1792316105-374.coolpic» v:shapes="_x0000_i1075">А.

Определяем максимальный ток короткого замыкания в месте установки автомата.

<img border=«0» width=«332» height=«35» src=«ref-1_1792316479-721.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076">А.

Ток срабатывания теплового расцепителя:

<img border=«0» width=«204» height=«25» src=«ref-1_1792317200-341.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">А.

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя:

<img border=«0» width=«235» height=«25» src=«ref-1_1792317541-371.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078">А.

На основании приведенных расчетов для защиты цепи выбираем автоматический выключатель АЕ2043М-20Н-40У3.

Аналогично выбираем автоматические выключатели для защиты остальных двигателей.



7.3 Выбор магнитных пускателей
Электромагнитные пускатели выполняют функции аппаратов дистанционного управления и отключения токоприемников при понижении напряжения, блокировку и реверсирование.

Выбираем магнитный пускатель по рабочему напряжению, по степени защиты от условий окружающей среды, по комплектности. Выбираем магнитный пускатель серии ПМЛ открытого исполнения (IP54) без кнопок и сигнальной арматуры.

Магнитный пускатель выбираем по условиям:
Uн.п. ≥Uн.л.(7.12)

<img border=«0» width=«61» height=«24» src=«ref-1_1792317912-158.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079">,(7.13)
где <img border=«0» width=«27» height=«24» src=«ref-1_1792318070-112.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080"> – длительно допустимая величина тока в цепи силовых контактов пускателя, А.

380В=380В

10А>6,02А

Для двигателя М1 выбираем магнитный пускатель ПМЛ-110004А с Iн.п.=10А. [3, приложение 1].

Аналогично производим выбор магнитных пускателей для остальных электродвигателей. Результаты сводим в таблицу перечня элементов принципиальной электрической схемы




7.4 Выбор тепловых реле
Тепловые реле применяют для защиты электродвигателей от перегрузки. Условия выбора следующие:
Uн.р. ≥Uн.л.(7.14)

<img border=«0» width=«62» height=«25» src=«ref-1_1792318182-163.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">,(7.15)
Для электродвигателя М1 выбираем тепловое реле типа РТЛ-101004 с ределами регулирования тока уставки реле (5,5-8,0)А.

380В=380В

25А>6,02А

Аналогично производим выбор тепловых реле для остальных электродвигателей. Результаты сводим в таблицу перечня элементов принципиальной электрической схемы.



7.5 Выбор промежуточного реле
Реле применяют для коммутации цепей управления. Реле выбираем по роду тока (переменный или постоянный), по числу и виду контактов (замыкающих и размыкающих), по мощности в цепи контактов реле. Надежность срабатывания реле определяется коэффициентом возврата (Кв=0,15 – 0,99) – для электромагнитных реле и коэффициентом запаса Кз=1,5 – 3,0.

Для данной схемы выбираем электромагнитное реле постоянного тока типа РЭП, предназначенное для коммутации электрических цепей переменного тока в схемах автоматизации.

Технические данные реле:

номинальное напряжение реле 24В,

потребляемая мощность 3,5 – 6,5 ВА,

количество замыкающих контактов – 2 пары,

количество переключающих контактов – 2 пары.
7.6 Выбор сигнальной арматуры
Сигнальная арматура выбирается по рабочему напряжению, по конструктивному исполнению, по виду источника света, по цвету свечения.

Для данной схемы выбираем сигнальную арматуру типа АЕ323221У имеющую зеленый колпачок.



7.7 Выбор кнопок управления
Выключатели кнопочные предназначены для коммутации электрических цепей управления. Выбор производим по напряжению, значению коммутируемого тока, количеству контактов, наличию устройств сигнализации.



7.8 Выбор контроллера
Из анализа технологического процесса и алгоритма управления видно, что контроллер должен обладать следующими параметрами:

— 7 дискретных входов;

— 9 дискретных выходов;

— достаточным количеством функций;

— эффективность и максимальная надежность в работе;

— легкость программирования и перепрограммирования;

— относительно малая стоимость.

Из всего многообразия микропроцессорных средств для управления технологическими процессами выбираем микроконтроллер ALPHAAL2 – 24MR– D фирмы Mitsubishi, характеристики которого представлены в таблице 7.4.
Таблица 7.3— Основные параметрыконтроллера[4]

Электропитание

24В DС

Каналы ввода

15

Каналы вывода

9

Каналы дискретного ввода

15

Каналы дискретного ввода, конфигурируемые как аналоговые (0 – 10В)

8

Каналы релейного вывода

9

Функциональные блоки

до200

Встроенные функции

38

Габаритные размеры (мм)

124,6 x90 x52



Характерные особенности системы серии Альфа-2 [4]:

1) Сообщения, выводимые на дисплей, и данные функционального блока. В контроллере серии «Альфа-2» имеется возможность отображать на жидкокристаллическом дисплее рабочее состояние и состояние аварийного сигнала в виде сообщения. Обеспечивается отображение следующего содержания, с использованием функционального блока отображения. Значения, установленные для отображаемых таймеров и счетчиков может быть изменено в режиме РАБОТА (RUN).

— Общее количество символов на жидкокристаллическом дисплее: 12 символов х 4 строки

— Выводимые на дисплей виды информации: Сообщение, значение (текущее или установленное) для таймера и счетчика, аналоговые величины и т. д.

2) Программирование в режиме работы с персональным компьютером выполняется быстро и легко. Программное обеспечение AL-PCS/WIN-E для Windows способно создавать и сохранять программы. Программирование может осуществляться с использованием наглядного метода, при котором используются линии, соединяющие функциональные блоки в окне программирования. Также имеется возможность выполнять непосредственное программирование с использованием клавишей, расположенных на передней панели контроллера «Альфа-2».

3) Изображение на жидкокристаллическом экране пересылается по GSM модему. Контроллеры серии «Альфа-2» способны пересылать изображение, выводимое на жидкокристаллический дисплей, в виде сообщения, передаваемого по электронной почте с использованием GSM модема. Пользователь может следить за состоянием выполнения прикладной задачи при помощи доступа к диагностическим сообщениям, посылаемым по электронной почте через GSM модем.

4) Связь с компьютером поддерживается при помощи специализированного протокола. Контроллер серии «Альфа-2» поддерживает связь с компьютером (с помощью специализированного протокола). Специализированное по задачам пользователя прикладное программное обеспечение, при использовании линии связи с компьютером, дает возможность u1080 изменять плановые данные, параметры внутри функциональных блоков, и обеспечивает контроль состояния при выполнении прикладной задачи.

5) Усовершенствованная функция часов. Еженедельный таймер и функции календарного таймера имеют множество переключателей, которые могут быть установлены на разные моменты срабатывания, и обеспечивают широкие возможности управления с временной зависимостью.

6) Аналоговый вход, 0 – 10В/0 – 500, -50 o C – 200 o C (датчик РТ 100), -50 o C – 450 o C (термопара К- типа):

Вход пост. тока контроллера серии «Альфа-2» может воспринимать сигналы 0 – 10 В при разрешающей способности 0 – 500.

7) Аналоговый выход, 0 – 4000/0 – 10, 0 – 200 / 4 – 16 мА:

Контроллер серии «Альфа-2» может генерировать выходные сигналы в виде напряжения и тока.

8) Высокоскоростной счетчик, максимум 1 кГц

Контроллер серии «Альфа-2» имеет высокоскоростные счетчики (максимум две позиции) при использовании блоков AL2-4EX (EI1, EI2).

9) Высокие возможности по величине выходного тока.
7.9 Выбор датчиков
В установке следующие датчики:

– концевые выключатели:

Конечные выключатели выбираем по конструктивному исполнению, по количеству контактов, по токовой нагрузке на контактах.

Выбираем конечные выключатели серии ВП19М21Б421водозащитного исполнения. Это выключатели контактные прямого действия, для срабатывания в электрических цепях под воздействием упоров (кулачков) в определенных точках пути контролируемого объекта. Время переключения контактов не зависит от скорости переключения приводного механизма.

Номинальный ток продолжительного режима работы выключателя 6А. Предельная выключающая и отключающая способность при напряжении 220В переменного тока: ток включения при коэффициенте мощности (0,6 – 0,7) – 30А, ток отключения при коэффициенте мощности (0,3 – 0,4) – 12А.

– датчики уровня:

Датчики уровня выбираем по конструктивному исполнению, по количеству контактов, по токовой нагрузке на контактах.

Выбираем датчик уровня мембранный БСУ-2 У2.


    продолжение
--PAGE_BREAK--