МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

     ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

     МОСКОВСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  УНИВЕРСИТЕТ ПЕЧАТИ 
 

     КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

     по  дисциплине: «Автоматизация технологических  процессов и производств» 
 
 

     Тема: «Конвекционная система автоматического регулирования температуры в стационарной сушильной камере» 
 

     Студентка:Кантильянова Л.Е.                                         _____________________ 

     Группа: ДЦат 5-1 

     Руководитель: Щербина Ю.В.                                        _____________________ 
 
 
 
 

     МОСКВА 2011

     Реферат

     Объем 62с., 4ч., 62 рис., 5 источников.

     Объектом  исследования является система автоматического  регулирования температуры в стационарной сушильной камере. Цель работы – разработка системы автоматического регулирования температуры в стационарной сушильной камере. В процессе работы проводились экспериментальные исследования с помощью пакета программ MathCAD и MatLAB.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Оглавление

Реферат 2

1. Введение 4

2. Технологическая часть 5

Сушка ультрафиолетовым излучением 9

Конвекционная сушка 10

2.2. Система управления 12

2.2.1. Описание цифровой системы управления. 12

2.2.2. Описание функциональной схемы. 14

2.2.3. Датчик 17

2.2.4.Контроллер. 20

3.Расчётная часть 22

Анализ устойчивости цифровой системы управления 30

4. Моделирование системы управления технологическим объектом 43

4.1Моделирование цифровой системы управления технологическим объектом 51

4.1.1.  Математическая  модель  замкнутой  системы непрерывным технологическим объектом, при Тм=4.363 51

4.1.2. Математическая  модель  разомкнутой  дискретной системы управления, при Тм=21,815 53

4.1.3.Математическая  модель  замкнутой  системы управления непрерывным технологическим объектом, при Тм=21,815 55

4.1.4Математическая  модель  замкнутой  системы управления непрерывным технологическим объектом, при Тм=10*4.363=43.63 56

4.1.5. Математическая модель  замкнутой  системы управления непрерывным технологическим объектом, при Тм=20*4.363=87.26 58

4.1.6. Рассчитаем  параметры  настройки  дискретного  ПИ-регулятора  на бесконечную степень устойчивости по формулам: 59

Заключение 62 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Введение

 

    Процесс сушки предназначен для ускорения  высыхания свежеотпечатанных изображений. Благодаря применению СУ достигается  возможность:

    - исключения или уменьшения отмарывания  отпечатанного изображения;

    - получения оттисков с большей  насыщенностью красок;

    - повышения скорости работы печатной  машины (или, иначе, - не снижения  скорости ее работы);

    - уменьшения наслоения краски  на элементах бумагопроводящей  системы печатной машины;

- использования  более широкого ассортимента  тиражной бумаги, в частности,  бумаги с большей массой 1 м2 или повышенной гладкости, которая при отсутствии сушильного устройства вследствие чрезмерного отмарывания краски, не могла быть использована.

     2. Технологическая  часть

2.1.Классификация  и устройство сушильных  камер.

Сушка при помощи инфракрасного  излучения и горячего воздуха

Для ускорения  закрепления краски режим сушки  подбирается и при необходимости  модифицируется в зависимости от вида запечатываемой бумаги, хода технологических  процессов и требований к качеству печати. Для обеспечения оптимальной  сушки различных красок применяются, например:

• инфракрасное сушильное устройство, которое активизирует впитывание краски и ее окисление (полимеризацию); 
• сушильное устройство с обдувом горячим воздухом. Оно обеспечивает лучший воздухообмен и способствует более быстрому испарению жидких веществ (растворителя), содержащихся в краске и бумаге. Сушильное устройство с обдувом горячим воздухом наиболее эффективно для сушки дисперсионных лаков на водной основе.

Целесообразно использование дополнительной системы  обдува холодным и тёплым воздухом, что приводит к улучшению процесса сушки и сохранению свойств бумаги (во избежание ее деформации, чрезмерного  высыхания). 

Особенно  эффективным является построение сушильного устройства в комбинации с инфракрасным излучателем и системой подачи горячего воздуха. Лист стабилизируется посредством  воздушных сопел особой формы (сопла  Вентури), расположенных в листонаправляющем  металлическом щитке, и удерживается на оптимальном расстоянии от излучателей .

Рис. 1.Удлинённое выводное устройство с сушильным устройством (КВА) 

Рис. 2. Модуль сушильного устройства при комбинации ифракрасного излучателя и нагревателя горячего воздуха: схема сушильного модуля, проводка листа бесконтактно в выводном устройстве (а); комбинированное сушильное устройство (Drystar Heidelberg)

Проводка  в воздушном потоке имеет большие  преимущества для листов, запечатанных с обеих сторон, так как при  этом удаётся избежать повреждения (царапанья) оттиска деталями машины.Особенностью этого сушильного устройства является то, что инфракрасные излучатели охлаждаются  посредством подачи воздуха через  мелкие сопла с обеих сторон. Датчики  контролируют потоки воздуха, что обеспечивает быстрое нагревание излучателей  до рабочей температуры при запуске. С другой стороны, осуществляется регулирование режима работы и мощности излучения. При запечатывании листа небольшого формата ширина излучения может уменьшаться посредством отключения компонентов инфракрасного излучателя.

Рис. 3. Проводка листа посредством создания воздушной подушки.

Рис. 4. Сушильные блоки ИК-излучателей с регулировкой на формат печати (Drystar Heidelberg)

Инфракрасное  излучение ускоряет как химические, так и физические реакции в  красочном слое. Продолжительность  сушки до момента, когда можно  производить отделочные процессы, зависит  от технологических условий ее реализации. Сушка посредством окисления  и сушка посредством впитывания быстрее происходят при более  высокой температуре по сравнению  с комнатной. Впитывание является экспоненциально  затухающим процессом диффузионного  выравнивания. Окончательное состояние  равновесия достигается быстрее  при нагревании поверхности запечатываемого  материала. Чем больше краска впитывается  в процессе высыхания, тем стабильнее происходят процессы вывода и формирования стапеля. При этом можно получать более высокие стапели, не опасаясь слипания листов.

Под воздействием тепла ускоряются также и процессы окисления в красочном слое. Продолжительность  окончательной сушки при воздействии  тепла (в зависимости от бумаги и  печатной краски - от 5 до 20 ч без проведения специальных мероприятий) можно  уменьшить вдвое.

Сушка между печатными секциями с применением  тепла (промежуточная сушка) в большинстве  случаев приводит к ухудшению  расщепления краски, поэтому применяется  очень редко. Для впитывания масляных компонентов краски в бумагу при  движении между печатными секциями и хорошего восприятия следующего красочного слоя достаточно комнатной температуры. При двустороннем запечатывании, как  описывалось выше, существует стремление сохранять на материале красочный  слой в полузакрепленном состоянии  до самой последней секции и таким  образом предотвратить налипание  краски на печатные цилиндры. Поэтому  промежуточная сушка нецелесообразна. Чтобы свести к минимуму проблему расщепления печатной краски, необходимо знать данные реологии краски на каждой печатной секции.

     Сушка ультрафиолетовым излучением

Под влиянием ультрафиолетового излучения связующее  вещество в краске очень быстро (почти  мгновенно) затвердевает. В листовом офсете используются печатные краски, закрепляющиеся на основе радикальной  полимеризации, а для УФ-излучения -ртутные газоразрядные лампы  мощностью от 100 до 120 Вт на сантиметр  ширины оттиска. Поскольку излучатели преобразуют в УФ-излучение только около 25% поглощаемой мощности (почти 50% - в инфракрасный и 25% - в видимый  свет), они очень сильно нагреваются. Их корпус и рефлектор должны охлаждаться  Тепловая нагрузка на печатный лист очень  высока. Она ещё выше, если запечатывается тонкий материал. Во избежание перегрева  листа, например, при его застревании, устройствадля сушки ультрафиолетовым излучением оснащаются предохранительными системами в виде закрываемых  рефлекторов 

Рис. 5. Уф-сушка с закрываемыми рефлекторами: открытый излучатель (а), закрытый излучатель (Dr. Honle) (б)

Устройства  для сушки УФ-излучением могут  применяться как после печати «сырое по сырому», так и для промежуточной  сушки (сушка между печатными  секциями). При печати «сырое по сырому»  УФ-краски подбираются по вязкости в соответствии с последовательностью  их нахождения в печатных секциях, как  это обычно делается с красками на основе масла. Печать УФ-красками часто  связана с очень высокими требованиями к качеству и с особенностями  протекания процессов. Чтобы удовлетворять  этим требованиям, многокрасочные машины оснащаются промежуточными сушильными устройствами . При очень толстом  красочном слое обязательно следует  производить промежуточную сушку, чтобы улучшить закрепление краски и получить глянец. Например, толстый  слой краски, нанесённый на всю поверхность, сушится, прежде чем в следующей  печатной секции будет нанесена очередная  краска (например, чёрный текст на серебряном фоне).

В листовой офсетной печати, как говорилось выше, для ультрафиолетовой сушки используются ртутные лампы. Их недостаток заключается  в высокой доле инфракрасного  излучения и образовании озона. Устройства с излучателями Excimer , у  которых нет таких недостатков, разрабатываются в настоящее  время. Мощность этих излучателей пока ограничена, поэтому для повышения  эффективности процесса пространство между листом и излучателем заполняют  азотом. Камера, наполненная газом, применяемая в рулонных машинах, вряд ли приемлема в листовых машинах  из-за наличия листовыводного устройства с захватами. В этом случае много азота будет расходоваться напрасно.

     Конвекционная сушка

Сушильные камеры должны обеспечивать: минимальное  время сушки пропитанных обмоток; минимальный расход тепловой и механической энергии; легкую приспособляемость  к различным режимам; простоту обслуживания.

Сушильные камеры периодического действия характеризуются периодической загрузкой и выгрузкой узлов и строятся односекционными и многосекционными, тупиковыми и проходными, с паровым, электрическим и газовым обогревом и токовой сушкой.

Рациональная  конструкция сушильной камеры периодического действия должна обеспечивать равномерность  сушки во всех частях камеры. Обогрев  сушильных камер осуществляется непрерывно циркулирующим горячим  воздухом., подогреваемым в выносных калориферах. Иногда обогрев сушильных  камер осуществляют комбинированно при помощи внутренних нагревателей и выносных калориферов, а также  паровым и электрическим обогревом  стенок камеры.