Автоматизация системы дозирования и смешивания компонентов комбикормов. Автоматизация системы дозирования и смешивания компонентов комби. 1. Обоснование функциональной схемы системы автоматизации процесса дозирования сыпучих материалов

• Название: 1. Обоснование функциональной схемы системы автоматизации процесса дозирования сыпучих материалов
• Анкор: Автоматизация системы дозирования и смешивания компонентов комбикормов
• Дата: 11.10.2022
• Размер: 1.63 Mb.
• Имя файла: Автоматизация системы дозирования и смешивания компонентов комби.docx
• Тип: Документы; #726845
• страница: 1 из 4

1. Обоснование функциональной схемы системы автоматизации процесса дозирования сыпучих материалов
Для обеспечения высокой надежности программно-аппаратный комплекс должен состоять как минимум из трех уровней. На нижнем уровне расположены датчики и исполнительные механизмы. Средний уровень включает контроллер управления. Верхний уровень - автоматизированное рабочее место оператора на базе персонального компьютера.

Процесс дозирования требует максимальной точности дозирования при заданной производительности. Функциональная схема системы автоматизации процесса дозирования сыпучих материалов представлена ​​на рисунке 1.



Рис.1 - Функциональная схема системы автоматизации процесса дозирования сыпучих материалов

На рисунке 1 приняты следующие обозначения:

ПЧ – преобразователь частоты;

КМ – контактор;

НСУ – нормирующий суммирующий усилитель;

М – асинхронный двигатель;

ТДВ – тензодатчик веса;

ШП- шнековый питатель;

РБ- расходный бункер;

SQC – концевые выключатели (SQC1 – SQC4).

Опорный сигнал веса добавляется ко входу регулятора веса, запрограммированному в контроллере, входной сигнал от усилителя нормализации пропорционален текущему весу. Выходной сигнал регулятора веса является ссылкой на частоту преобразователя и, следовательно, на скорость вращения мотор-редуктора шнека. По мере заполнения бункера разница между целевой и фактической массой в бункере уменьшается, что приводит к снижению скорости электропривода. Двигатель останавливается на низкой скорости, что положительно сказывается на точности дозирования. По окончании работы первого шнека начинает работать второй и так далее, пока загрузочная воронка не заполнится. Как только дозирующий бункер заполнен и все шнеки выключены, на узел реверсивного стартера подается управляющий сигнал, который включает двигатель клапана и открывает его. Вся дозированная масса выливается в бункер миксера. Смеситель работает в соответствии с установленным временем, по истечении времени перемешивания двигатель смесителя выключается и открывается задвижка смесительного бункера. Также включается двигатель конвейера готовой продукции. Конвейер готовой продукции будет работать в указанное время.

Исходя из функциональной схемы, в процессе проектирования следует выбрать следующее оборудование.

Двигатели винтовых питателей;

Преобразователь частоты;

Стартовое оборудование;

Тензодатчики, датчики положения;

Нормализующий суммирующий усилитель;

Кабели, выключатели;

Источники питания;

Контроллер, реле коммутации и компьютер.

2. Выбор редуктора и электродвигателя шнековых питателей
При проектировании системы дозирования сыпучих материалов необходимо правильно выбрать мощность двигателя и скорость вращения винтового питателя.

Согласно проектному заданию известны параметры механизма и желаемая производительность системы. Производительность винтового питателя прямо пропорциональна скорости вращения механизма и определяется по формуле:

,

(1)

где D - внешний диаметр шнека;

d – диаметр вала;

S – шаг винта шнека;

n- скорость вращения шнекового питателя;

 - коэффициент производительности.

Чтобы определить скорость вращения шнекового питателя, которая необходима для обеспечения заданной производительности системы, выразим ее по формуле (1):

,

(2)

где К3 – коэффициент запаса, К3=1,1-1,3;



Для горизонтального шнека пассивная область целиком размещается на шнеке при условии S/D≤1 и следовательно применима формула:

,

(3)

Тогда по формуле (2) рассчитываем скорость вращения шнекового питателя:



Секундная производительность

,

(4)

Удельный расход энергии

,

(5)

где =0,8- коэффициент трения;

L- длина шнека;

- насыпная объемная масса материала (кг/м3).

Расчетная мощность на валу привода

,

(6)

.

Расчетный момент сопротивления на валу

,

(7)

.

Условия выбора электродвигателя, редуктора и мотор-редуктора:

Мощность электродвигателя: ;

Скорость вращения вала: .

Принимаем мотор-редуктор:

цилиндрический двухступенчатый 2МРЦ-200
Таблица 1 – Параметры мотор-редуктора 2МРЦ-200.

1	2
Передаточное число	6,3 - 20
Диапазон частот вращения выходного вала для регулируемого исполнения, об/мин	72-230
Крутящий момент на выходном валу, Н∙м	1255 - 3980
Тип двигателя	АИР180М4
Номинальная частота двигателя, об/мин	1440
Масса	514
Цена, руб	договорная от 32000
Итого, руб	8х32000=256000

Выставляем на мотор-редукторе передаточное число равное 6,3 со скоростью 230 об/мин.

Основные характеристики двигателя сведены в таблицу 2.
Таблица 2 – Паспортные данные АИР180М4

, В	, кВт	,%		, %	, об/мин					Масса, кг
380	30	92	0,87	2,0	1440	1,7	2,7	1,5	7	190

Производитель: ОАО «Владимирский электромоторный завод» - ОАО «ВЭМЗ» (Россия, Владимир).


Рисунок 1 – Габаритные и присоединительные размеры 2МРЦ-200
Таблица 3 – Габаритные и присоединительные размеры




Рисунок 2 – Габаритные и присоединительные размеры АИР180М4

3. Выбор силового электрооборудования
3.1 Выбор преобразователя частоты
Поскольку технологический процесс не требует одновременной работы двух и более червяков, все двигатели подключаются к одному преобразователю частоты по очереди переключателем силовых стартеров.

Выбранный привод должен быть рассчитан на мощность мотор-редуктора, т.е. 30 кВт.

Суммарная номинальная мощность двигателя определяется по формуле(8)

,

(8)

где Q – реактивная мощность двигателя:

,

(9)

.

По формуле (8) вычислим полную мощность двигателя:

.

Определим номинальный ток двигателя:

,

(10)

.

Принимаем к установке преобразователь частоты типа АТ06-37 производства Корпорации Триол (Россия). Параметры приведены в таблице 4.

Таблица 4 – Паспортные данные ПЧ

Тип, исполнение	АТ06 - 37
Номинальная мощность, кВА	45
Номинальная мощность двигателя, кВт	37
Номинальный ток нагрузки Iн, A	75
Питающая сеть:	3х380 В, +10%, –15%, 50(60) Гц ± 2% (с заземленной либо изолированной нейтралью)
Выходное напряжение	3х(0…380 В) ± 2% (значение макс. выходного напряжения программируется)
Коэффициент полезного действия	не менее 0,95 (без двигателя)
Коэффициент мощности	не менее 0,95
Условия окружающей среды:	рабочая температура +1 …+40°С, влажность (без конденсации) до 90%.
Кратковременное допустимое отклонение напряжения от сети, в которой работает привод	-40%
Сопротивление изоляции гальванически отключенных цепей и по отношению к коробке, не менее	10 МОм
Электрическая прочность изоляции	2500 В, 50 Гц, в течение 1 мин
Опции внутренние	до 6 аналоговых входов; до 2 аналоговых выхода; до 6 дискретных входов; до 6 релейных выхода; до 2-х каналов интерфейса RS 485 стандарта Modbus.
Степень защиты	IP21

Таблица 5 – Функциональные возможности ПЧ.

Основные	Контроль работы АД во всех режимах: - запускать по заданному алгоритму; - длительная работа в заданном диапазоне скоростей и нагрузок; - обеспечить регресс; - торможение и остановка по заданным алгоритмам
	Регулирование технологического параметра за счет встроенного ПИД-регулятора
	Защита ПЧ, АД и механизмов в аварийных и нештатных режимах
	Удаленный прием и обработка сигналов управления, установка параметров и режимов, в том числе по последовательному каналу связи, от управляющих машин и систем более высокого уровня
Дополнительные	Сигнализация, отображение и удаленная передача информации о параметрах и режимах работы
	Учет отработанного времени
	Регистрация отказов, нештатных и аварийных режимов

Данный ПЧ полностью отвечает нашим требованиям.


Рисунок 3 – Схема подключения силовых цепей



Рисунок 4 – Габаритные и присоединительные размеры АТ06-37 исполнение IP21 (основное исполнение)


Рисунок 5 – Габаритные и присоединительные размеры блока тормозного резистора (БТР11.1)



Рисунок 6 – Схема подключения электроприводов (цепи управления) Триол АТ06-37



Рисунок 7 – Размещение органов настройки на базовом модуле СУ электроприводов АТ04/05
Таблица 6 - Назначение клеммников цепей управления

ХТ1	предназначен для подключения внешних дискретных сигналов (6 дискретных входов Rвхода - 2 кОм, I 10…20 мА).
ХТ2	программируемые дискретные выходы (250 В, 3 А).
ХТ3	Многофункциональная клеммная колодка предназначена для подключения внешних устройств, в нее входят клеммы: - Источник питания 24 В, 0,5 А для датчика технологических параметров, дистанционного управления и т. Д. - 2 программируемых аналоговых входа без гальванической связи (0 5 мА, 0 (4) 20 мА, 0 10 В); - клеммы подключения внешней кнопки «АВАРИЙНЫЙ ОСТАНОВ».
ХТ4	Многофункциональная клеммная колодка для подключения внешних устройств, в нее входят клеммы: - питание датчика технологических параметров 24 В, 0,5 А; - 1 аналоговый вход для подключения внешнего потенциометра «ОПОРНЫЙ»; - 3 цифровых выхода (250 В, 0,1 А).
ХТ5	1 дискретный выход «Электропривод включён» (250 В, 3 А) и 1 программируемый дискретный выход (250 В, 3 А).
ХТ15, ХТ16	клеммные колодки, используемые при установке дополнительных колодок. Клеммные блоки XT15, XT16 устанавливаются при наличии следующих блоков расширения: - блок интерфейса RS485; - подблок аналоговых выходов (2 программируемых аналоговых выхода 0-5 мА, 0 (4) -20 мА, 0-10 В); - подблок аналоговых входов (2 гальванически не связанных программируемых аналоговых входа 0-5 мА, 0 (4) -20 мА, 0-10 В); - подблок аналоговых входов (4 гальванически связанных программируемых аналоговых входа 0-5 мА, 0 (4) -20 мА, 0-10 В); - технологический подмодуль.
ХТ6	Сеть А;
ХТ7	Сеть В;
ХТ8	Сеть С;
ХТ9	Нейтраль;
ХТ10	Выход U;
ХТ11	Выход V;
ХТ12	Выход W;
ХТ13	Rd+;
ХТ14	Rd-.