Автоматизация процесса разморозки контейнера с молозивом

 

Такт	10	11	12	13	14	15	16	17	18
Вес элемента	256	1	256 512 32 1024	16	4	2048	512	1024	2048
Алгоритм	↑ x5	↓ a1	↓ x5 ↑ x3 ↓ x4 ↑ z1	↓ b4	↓ b3	↑ z’1	↓ x3	↓z1	↓ z’1
Вес состояния	501	500	1748	1732	1728	3776	3264	2240	192

 

Вывод: 1. Алгоритм составлен верно т.к. конечное весовое состояние число положительное.

             2. Алгоритм реализуем, т.к. нет повторений весового состояния в цикле алгоритма.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Разработка структуры и программы управления в автоматическом режиме работы оборудования

Разработку структуры управления в целом реализуют на базе частных структурных формул отдельных исполнительных механизмов. Разработку частной структурной формулы производим на основании таблиц частных включений исполнительных механизмов. В таблицу входят: само исполнительное устройство, контакты командного аппарата, включающего исполнительный механизм, и контакты аппаратов, срабатывающих и обеспечивающих выполнение всех условий, предъявляемых к данной технологической линии.

Структурная схема исполнительного элемента Х1

Таблица 5.1 – Таблица частных включений ИЭ Х1

Э	Вес Э	Такты
		0	1	2	3	4	5	6
x1	1	-	-	+	+	-	-	-
b3	2	-	+	+	+	+	-	-
b1	4	-	-	-	+	+	+	-
Весовое состояние		0	2	3	7	6	4	0

 

Из анализа весового состояния видно, что схему можно реализовать без дополнительных элементов.

Из структурной теории релейных устройств известна следующая структурная формула для определения первоначальной структуры элемента Х:

,

(5.1)

 

 

где fср(х) − логическое произведение контактов элементов в такте отпускания, обеспечивающих замкнутую цепь элемента, для которого определяется структурная формула(контакт элемента в fср не входит).

fотп(х) − логическое произведение контактов элементов в такте отпускания, обеспечивающих замкнутую цепь элемента, для которого определяется структурная формула (контакт элемента в fотп не входит).[5, с.73]

.

(5.2)

 

Используя закон де Моргана преобразуем полученное выражение.

 

.

(5.3)

 

Для упрощения первоначальных структурных формул элемента можно воспользоваться таблицей покрытий. Она позволяет исключить из первоначальной структурной формулы лишние слагаемые, которые либо не реализуют какие-либо такты или реализуют их с помощью дополнительных слагаемых структурной формулы.

 

Таблица 5.2 – Таблица покрытий ИЭ Х1

№	Цепь	Такты
		1	2
1		X	X
2		–	–
3		–	X

 

 

.

(5.4)

 

Рисунок 5.1 – Структурная схема управления ИЭ Х1

 

Проводим аналогичные операции и расчеты для остальных элементов. Структурные формулы и схемы включения для этих элементов сведем в таблицу 1.3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 5.3 - Структурные формулы и схемы включения

 

Э	Структурная формула	Схема включения
X2
X3
X4
Z1
HL

На основании полученных частных структурных схем всех элементов составим полную структурную схему управления технологическим процессом. При ее составлении произведем минимизацию схемы управления.

 

 

 

 

Нагреватель   Слив         Реле времени (опорожнение ванны)         Вентиль     Привод мешалки   Световая сигнализация

 

Рисунок 5.2 полная структурная схема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Выбор средств автоматизации

 

6.1 Выбор датчиков

В установке следующие датчики:

-Датчик температуры:

Датчик температуры выбирается по следующим критериям::

• температурный диапазон.
• расположение датчика
• условия работы датчика

Выбираем датчик температуры ТСП-100

-Датчик давления:

Выбираем датчик Fst800-501a

6.2 Выбор контроллера

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

• шесть дискретных и шесть аналоговых входа;
• пятнадцать дискретных выходов;
• обладать достаточно высоким быстродействием;
• 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 FX3N-32MT/ESS фирмы Mitsubishi, характеристики которого представлены в таблице 6.1.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 6.1 - Основные параметры контроллера

Электропитание	24 V DC
Каналы ввода	16
Каналы вывода	16
Быстродействие	<0,2 (Y0, Y1 <30 мкс)
	35
Потребляемая мощность [Вт]
Температура окружающей среды	0 - 55°C (температура хранения: -20 - +70°С)
Защита	IP 10
Вес [кг]	0.65
Габаритные размеры (мм)	150х90х86

 

6.3 Выбор  преобразователя

В качестве преобразователя выбираем  FX2N-2AD, которое может использоваться совместно с нашим контроллером.

Таблица 6.2 - Основные параметры преобразователя

Электропитание	24 V DC
Каналы ввода	2
Каналы вывода	-
Общая точность	±1%
Вес [кг]	0.3
Габаритные размеры (мм)	43х90х87

 

6.4 Выбор реле времени:

В качестве реле времени выбираем ВЛ-73М, которые предназначены для коммутации электрических цепей с определенными, предварительно установленными выдержками времени в схемах автоматики и защиты.

Реле изготавливаются в климатическом исполнении УХЛ4 и О4.

Диапазон рабочих температур от минус 20 до плюс 55°С.

Технические характеристики

Параметр	ВЛ-73М	ВЛ-74М...78М	ВЛ-78М	ВЛ-79М
Номиналтьное напряжение питания, В	24-220 или 110,127,220			110,127,220
Диапазон уставок	0,1с-99,9ч			0,-99,9с
Дискретность	0,01 Тmax поддиапазона
Число и вид контактов*	1з,1р,1п(мнг)	2п	1з,1р	2п
Время возврата	не более0,2с			-
Время повторной готовности	не менее 0,3с			-
Длительно-допустимый ток выходных контактов, А	4
Минимальный коммутируемый ток, А	0,01
Степень защиты:	кожуха IP40, клем IP20
Потребляемая мощность, ВА (Вт)	не более 6,5
Габариты, мм	45х75х115
Масса реле, кг	не более 0,3

 

6.5 Расчет параметров потребителей

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

Номинальный ток электродвигателя:

     (6.1)

где Рн - Номинальная мощность электродвигателя, кВт;

cosφ – коэффициент мощности ЭД, о.е.;

Uн – номинальное напряжение, кВ.

Для привода мешалки:

 

Технические данные потребителей сводим в таблицу 6.3.

 

Таблица 6.3 ─ Технические данные электродвигателей [5, приложение 10]

Обозначение	Наименование рабочей машины	Тип	Рн	Iн	η	nн	cos φ	Ki
			кВт	А	%	мин-1	о.е.	о.е
М1	Мешалка	АИР160S4	15	28,5	90	1500	0,89	7

 

 

6.6 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.,      (6.2)

где Uн.а. – номинальное напряжение автоматического выключателя, В;

Uн.с. – номинальное напряжение сети, В.

– номинальному току автомата

Iн.а. ≥Iдл.,      (6.3)

где Iн.а. – номинальный ток автоматического выключателя, А;

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

Для группы токоприемников:

               (6.4)

     (6.5)

     (6.6)

   (6.7)

      (6.8)

где – 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].

по номинальному току теплового расцепителя

Iн.р.≥ kн.т* Iдл.,      (6.9)

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.э *Iкр.,      (6.10)

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:

    (6.11)

где – пусковой ток электродвигателя или группы одновременно запускаемых электродвигателей, при пуске которых кратковременный ток линии достигает наибольшего значения, А;