АПП. Учебнометодический комплекс дисциплины преподавателя по дисциплине Автоматизация производственных процессов код и наименование дисциплины для студентов специальности
 Скачать 1.29 Mb.
|
|
4 Методические указания для выполнения практических (семинарских) занятий Практические (семинарские) занятия учебным планом специальности не предусмотрены. 5 Методические указания для выполнения лабораторных работ ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ 1 Подготовка к работе Этап домашней подготовки является одним из основных и включает а) ознакомление с описанием лабораторной работы и используемых кон- трольно-измерительных приборов б) изучение соответствующих разделов теоретической части дисциплины в) выполнение необходимых расчетов, таблиц, графиков г) подготовка соответствующих бланков и заготовок таблиц и графиков 2 Выполнение работы Перед выполнением работы проводится контроль степени подготовки, который включает отчет по предыдущей работе и проверку домашней подготовки. При этом материалы домашней подготовки должны иметься у каждого члена бригады студентов. Если материалы, представленные студентом, или его ответы на вопросы признаны преподавателем неудовлетворительными, студент к выполнению работы не допускается. При выполнении работ с использованием измерительных приборов ила- бораторного оборудования следует придерживаться следующих основных правила) сборка необходимых измерительных схем производится при отключенных источниках питания и измерительных приборах б) электрорадиоизмерительные приборы перед работой необходимо прогреть в течение 10-15 минут вперед началом работы, во избежание выхода приборов из строя, они должны быть включены на максимальный предел измерения г) после выполнения лабораторного задания преподавателю предъявляются результаты проведенного эксперимента – работа считается выполненной только после утверждения черновика преподавателем д) по окончании работы должны быть выключены все источники питания и измерительные приборы, приведено в порядок рабочее место. При выполнении работ с использованием ПЭВМ необходимо соблюдать следующие правила а) занятие рабочего места допускается только с разрешения преподавателя б) перед выполнением работы следует удостовериться в рабочем состоянии учебного оборудования (монитора, клавиатуры и др) и наличия соответствующей прикладной учебной программы (пакета прикладных программ в) вовремя работы запрещается изменение установок в прикладных учебных программах и программном обеспечении, установленном на учебных ПЭВМ г) после выполнения лабораторной работы преподавателю предъявляются результаты проведенного эксперимента – работа считается выполненной только после утверждения результатов преподавателем; д) результаты выполненных работ необходимо сохранять на носителе информации индивидуального пользования (карта, дискета и др е) по окончании работы следует закрыть все использовавшиеся прикладные учебные программы и приложения, приведено в порядок рабочее место. Выполнение работ в учебных аудиториях регламентируется также соответствующей инструкцией по технике безопасности, ознакомление с которой подтверждается личной подписью студента. 3 Составление отчета Отчет о выполненной работе в соответствии с действующими нормативами и стандартами оформляется каждым студентом самостоятельно. Отчет должен содержать а) цель работы, краткое объяснение методики выполнения работы и расчетных формул б) структурные схемы исследуемых систем автоматизации и применяемых контрольно-измерительных приборов, их основные технические характеристики в) результаты исследований и расчетов в виде описаний, таблиц, графиков, и т. п г) анализ полученных результатов и выводы по работе. Небрежно составленный отчет может явиться причиной, по которой студент не будет допущен к защите соответствующей работы. 1 ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА (ЗАНЯТИЕ № 1 Изучение правил выполнения и чтения электрических схем Цель работы Изучение правил выполнения и чтения электрических схем, обозначений условных графических в схемах. Освоение техники чтения функциональных и принципиальных схем автоматизации. 1.1 Краткие теоретические сведения При выполнении всех электрических схем руководствуются соответствующими нормативными документами – ГОСТами ЕСКД, введенными в действие в 1971 г. К этой группе нормативных документов относятся ГОСТы: ГОСТ 2.701, 2.702, … 2.756 на обозначения условные графические для различных элементов. Согласно ГОСТ 2.701-76 (Схемы. Виды и типы, схемы в зависимости от видов элементов и связей, входящих в состав изделия, делятся на электрические гидравлические пневматические кинематические, а в зависимости от основного назначения на структурные функциональные принципиальные схемы соединений (монтажные подключения общие расположения. В автоматике с целью уяснения общего принципа действия какой-либо системы используют блок-схемы(структурные и функциональные схемы) отражающие состав узлов (блоков, их место в системе и воздействия друг на друга. При этом блоки изображаются геометрическими фигурами (квадраты, круги, а воздействие – линиями со стрелками. На структурных схемах блоки обозначаются буквами, соответствующими названиям электрических устройства на функциональных – роду выполняемых ими функций ( пример- схемы управления электроприводом. Принципиальной называют схему, которая определяет полный состав элементов и связей между ними она дает детальное представление обустройстве и принципах работы изделия. На принципиальной схеме изображаются все электрические элементы в изделии и все электрические связи между ними, а также электрические элементы (разъемы, зажимы и т.п.), которыми заканчиваются входные и выходные цепи. Схемы выполняют для изделий, находящихся в отключенном состоянии. Элементы на схеме изображают в виде условных графических обозначений, установленных стандартами ЕСКД. Все элементы или устройства, входящие в изделие и изображенные на схеме, должны иметь позиционные обозначения в соответствии с требованиями ГОСТ 2.710-81. Последовательность номеров элементов сверху вниз в направлении слева направо, начиная с единицы в пределах группы элементов R1, R2, R3 и т.д., С, С, Си т.д. Позиционные номера проставляются на схеме рядом с условными графическими обозначениями элементов с правой стороны или над ними. Схема соединенийпоказывает соединения составных частей изделия и определяет провода, жгуты, кабели или трубопроводы, которыми осуществляются эти соединения. Схема подключения изображает внешние подключения устройства. Схема расположения показывает расположение составных частей устройства и их взаимосвязи. На общей схеме вычерчивают составные части комплекса и соединения их между собой в процессе эксплуатации. Чтение электрической схемы при анализе ее работы рекомендуется проводить в таком порядке 1) Вначале ознакомиться с составом основных элементов (источники питания, контакторы, реле, командоаппараты, полупроводниковые приборы и др) и изучить их взаимосвязи. 2) Рассмотреть воздействия на командоаппараты (выключатели, рубильники и переключатели) при подготовке аппаратуры и схемы автоматизации к работе. 3) Рассмотреть состояние элементов при подаче напряжения питания. Установить режимы работы полупроводниковых элементов, реле, контакторов, а следовательно и состояния управляемых механизмов. 5) После исходного состояния рассмотреть все рабочие режимы схемы в соответствии с нормальным функционированием управляемого электромеханического оборудования, прослеживая пути токопрохождения в отдельных как автономных, таки взаимосвязанных цепях, начиная от одного полюса источника питания через все последовательно соединенные элементы схемы и кончая другим полюсом источника. Анализ работы электрической схемы обычно заканчивается рассмотрением действия защитных и блокировочных устройств, оперативной и аварийной сигнализации о режимах работы схемы. 1.2 Обозначения условные графические в схемах (часто встречающиеся) Для выполнения предусмотренных рабочей программой лабораторных работ необходимо изучить и запомнить приведенные ниже часто встречающиеся обозначения условные графические в схемах. 1. 3 Контрольные вопросы 1. Укажите виды и типы схем согласно ГОСТ 2.701. 2. Для чего в автоматике используются блок-схемы (структурные и функциональные схемы. 3. В чем отличие структурной схемы от функциональной ?. 4. Назначение принципиальной электрической схемы. 5. В каком состоянии находятся элементы, изображаемые на принципиальной электрической схеме ?. 6. Укажите правильную последовательность позиционных номеров элементов, изображаемых на принципиальной электрической схеме. 7. Укажите рекомендуемый порядок чтения принципиальной электрической схемы при анализе ее работы. 8. Приведите примеры обозначений условных графических на элементах схемы по заданию преподавателя. 1.4 Рекомендуемая литература 1. Батицкий В.А.и др. Автоматизация производственных процессов и АСУ ТП в горной промышленности.-М.:Недра, 1981, с. 2. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля [А.С.Клюев, Б.В.Глазов, М.Б.Миндин, С.А.Клюев];Под ред. А.С.Клюева.-М.: Энергоатомиздат,1990.-432с. 3. Поспелов Л.П. Рудничная автоматика и телемеханика. М.:Недра,1983.- 341с. Обозначения условные графические в схемах часто встречающиеся. . Трансформатор однофазный с ферромагнитным сердечником Трансформатор однофазный, трехобмоточный, с экраном Трехфазный с ферромаг. сердечником (“звезда-звезда”) с выведенной нейтралью Катушка индуктивности дроссель) без сердечника Катушка индуктивности с сердечником ферромагнитным Элемент гальванический аккумулятор Батарея из гальванических элементов или аккумулятор Предохранитель плавкий Резистор постоянный Резистор переменный Терморезистор Конденсатор постоянной емкости Конденсатор эл-литич.полярный Конденсатор эл-литич. неполярный Диод Стабилитрон Светодиод Фотодиод Фоторезистор Транзистор р-п-р Транзистор п-р-п Транзистор полевой (с каналом типа N) Затвор Исток Сток Лампа накаливания или Триодный незапираемый тиристор с управлением по аноду Триодный незапираемый тиристор с управлением по катоду 30 Контакт замыкающий Контакт размыкающий Контакт переключающий или Контакт с замедлением при возврате при возврате при срабатывании при срабатывании Катушка эл.механического устройства К Воспринимающая часть электротеплового реле (с дополнительным графическим полем) Выключатели Однополюсный S1 S2 Многополюсный S3 С двумя замыкающими и одним размыкающим контактами Путевой Кнопочный нажимной с замыкающим контактом Кнопочный нажимной с размыкающим контактом Звонок электрический Сирена электрическая Гудок Ревун Прибор показывающий Прибор регистрирующий Прибор интегрирующий (счетчик) Прибор комбинированный Термопара Антенна Усилитель Заземление 90 0 5...10 Корпус машины аппарата) прибора Магнит постоянный 3 1,5 2 Лабораторная работа (занятие) №2. Реле. Анализ работы типовых релейных схем. Цель работы Изучение устройства, принципа действия, статических характеристик реле. Анализ работы типовых релейных схем (самоблокировка, взаимная блокировка, экономичное включение реле, искробезопасное включение реле. 2.1 Краткие теоретические сведения о реле Электромагнитные реле (ЭМР) представляют собой электромеханические контактные устройства, преобразующие управляющий электрический ток в магнитное поле, которое оказывает силовое скачкообразное воздействие на подвижное намагниченное тело, механически связанное с электрическим контактом реле или являющееся подвижной частью этого контакта. При возникновении управляющего тока в ЭМР происходит скачкообразное срабатывание контакта, который из разомкнутого (замкнутого) состояния через замыкание размыкание) переходит в замкнутое (разомкнутое) состояние. Под термином реле в общем случае понимается элемент, обеспечивающий скачкообразное изменение выходной величины при плавном изменении входной. По виду статической характеристики реле разделяются на двухпозиционные и трехпозиционные. У Двухпозиционное реле Трехпозиционное реле У +У m +У m -У m Х 2 Х 2 -Х 2 -Х Х Х 1 Х 1 -Х 1 0 0 Статические характеристики реле Вид статической характеристики двухпозиционного реле, имеющего два устойчивых состояния, показан на рисунке а, а трехпозиционного реле, имеющего три устойчивых состояния – на рисунке б Конструкции ЭМР в зависимости от принципа силового воздействия магнитного поляна подвижный элемент контакта подразделяются на два основных вида – реле с магнитоуправляемым якорем или якорные реле, в которых подвижное магнитоуправляемое тело — якорь, который либо несет на себе подвижный контактный элемент, либо механически воздействует на него посредством толкателя, поводка и т.п. передающего органа – реле с магнитоуправляемым контактом МУК, в которых маг- нитоуправляемым телом является сам подвижный элемент контакта – геркон. В зависимости от конструктивного исполнения реле якорь Я либо механически воздействует на подвижный контактный элемент ПКЭ с помощью, например, толкателя Т (выход 1 на рис, либо несет на себе ПКЭ (выход 2). Ферромагнитные контактные элементы реле с магнитоуправляемым контактом намагничиваются искусственным магнитным полем, создаваемым управляющим током, в результате чего близко расположенные нормально разомкнутые контактные элементы притягиваются, преодолевая упругие силы противодействия. Рисунок 1 Схема конструкции неполяризованного (нейтрального) ЭМР с внешним неуравновешенным якорем клапанного типа О – обмотка С – сердечник П – полюс сердечника Я – якорь Яр – ярмо Т – толкатель ВП – возвратная пружина ПКЭ – подвижный контактный элемент НПРКЭ – неподвижный размыкающий контактный элемент НПЗКЭ – неподвижный замыкающий контактный элемент КД – контакт-деталь. Первым ЭМР с МУК (рисунок 2) является реле В.И. Коваленкова, предложенное в 1925 г. Рисунок 2 Схема ЭМР с МУК и замкнутой магнитной цепью О – обмотка С – сердечник Яр – ярмо Из – изолятор ПКЭ – подвижный контактный элемент ГМПБ – герметичный магнитопроницаемый баллон В исходном состоянии (управляющий ток в обмотке отсутствует) перекрывающиеся концы ПКЭ разомкнуты и отстоят друг от друга на расстоянии воздушного зазора δ. При подаче сигнала управления в обмотку О в магнитной системе протекает магнитный поток, замыкающийся через рабочий зазор δ и создающий в нем электромагнитную силу Э, замыкающую ПКЭ. Дальнейшим шагом по совершенствованию ЭМР с МУК было заключение рабочей части контакта в герметичный магнитопроницаемый баллон. Такой контакт называют герметизированным контактом или герконом, а ЭМР на их основе – герконовым реле. Для повышения чувствительности и уменьшения габаритов реле геркон помещают вблизи или внутри обмотки ЭМ, получая, таким образом, разомкнутую магнитную цепь со стороны выводов ПКЭ рисунок. Рисунок 3 Схема герконового ЭМР с разомкнутой магнитной цепью Электромагнитные реле в последние годы вытесняются бесконтактными элементами и устройствами автоматики (полупроводниковыми диодами, транзисторами, интегральными микросхемами и др. Однако реле еще длительное время будут оставаться одними из самых распространенных элементов аппаратуры автоматики и телемеханики в различных отраслях промышленности Типовые релейные схемы. Наиболее широкое применение получили следующие типовые релейные схемы 1) самоблокировки 2) взаимной блокировки 3) экономичного включения 4) искробезопасного включения. В схеме самоблокировки реле при кратковременном замыкании кнопки SB1 Пуск реле срабатывает (рисунок 4) и своим замыкающим контактом блокирует цепь питания этой кнопки, благодаря чему последующее отпускание кнопки SB1 не приведет к отключению реле. Для отключения реле необходимо разорвать общую цепь питания нажатием кнопки SB2. Схема взаимной блокировки, показанная на рис, не допускает одновременного включения реле, так как в цепь обмотки каждого реле введен размыкающий контакт другого реле. Рисунок 4 – Релейная схема самоблокировки Необходимость взаимной блокировки встречается в схемах, предохраняющих от возможной аварии. Например, одно реле служит для включения двигателя в прямом направлении вращения, а другое – на реверс. Рисунок 5 – Релейная схема взаимной блокировки Рисунок 6 – Схема и график экономичного включения реле На рисунке 6 показаны схема и график экономичного включения реле. Если в обычных схемах реле срабатывает при напряжении срабатывания U ср и остается в этом состоянии при таком напряжении за счет цепи самоблокировки, тов рассматриваемой схеме реле, срабатывающее также при напряжении U ср , при отпускании кнопки SB1 остается в рабочем состоянии через цепь резистора при напряжении р. На графике видно, что U ср р, поэтому и потребление энергии в рабочем состоянии реле намного меньше, чем в ранее рассмотренных схемах. Необходимым условием работы схемы является рот, в противном случае при отпускании кнопки SB1 реле будет отключаться. Отличительная особенность схемы искробезопасного включения реле, широко применяющейся в различной рудничной и шахтной аппаратуре автоматизации (рисунок 7), заключается в том, что цепь питания реле (реле постоянного тока) осуществляется искробезопасным напряжением U иск Искробезопасные параметры цепи питания достигаются выполнением обмотки проводом высокого удельного сопротивления или включением в цепь питания ограничительного резистора R2. В исходном положении при поданном питании реле К не работает, так как U ср р. При нажатии кнопки SB1 реле срабатывает и остается во включенном состоянии. При этом выполняется соотношение U ср рот. Через обмотку реле протекает однополупериодный постоянный ток, второй полупериод закорачивается вцепи искробезопасного напряжения через диод VD1. Сопротивление обмотки реле однополупериодному току мало и реле работает устойчиво. Рисунок 7 – Схема искробезопасного включения реле При нажатии кнопки SB2 сопротивление обмотки реле для переменного тока возрастает, реле отключается и схема возвращается в исходное положение. Следует отметить, что схема искробезопасного включения реле широко применяется в аппаратуре шахтной автоматики. |