Технологічна схема змішування молочної продукції (стр. 2 из 4)

Діапазон регулювання ваги –5...20 кг

Густина масла 750кг/м3

Густина води 1000кг/м3

Тиск в гідросистемах - 3 Атм

Тип насосу – поршневий

ККД насосу – 0,8

ККД збивача – 0,7

Забезпечити контроль від обриву фаз

Забезпечити захист від КЗ.

Схема управління на мікроконтроллері.

2.2 Розробка і розрахунок циклограми робочих органів

Час роботи двигуна приводу міксера даної системи задається алгоритмом роботи мікроконтроллером за допомогою програмування відповідно до потреб технологічного процессу.

Час роботи двигуна міксера , а саме й весь цикл збивання, буде залежати від потрібної заданної густини масси по закінченні процессу.

2.3 Перелік вхідних та вихідних елементів

Вхідні елементи:

SB1- відключення схеми (СТОП);

SB2 - включення схеми управління;

SB3 – вибір режиму роботи;

SB4 – попередній контроль роботи;

SB5 – запуск процессу дозування

KU - контакт реле обриву фаз;

QF1 - контакт несправності двигуна збивання;

QF2 - контакт несправності гідро двигуна подачі води обмиву;

QF3 - контакт несправності двигуна маслостанції;

VD1…9 – сигналізація роботи обладнання

Вихідні елементи:

PIC - Мікроконтроллер

VS1-VS3 – комутуючі пристрої двигуна збивання;

VS4-VS6 – комутуючі пристрої двигуна подачі води обмиву;

VS7-VS9 – комутуючі пристрої двигуна маслостанції;

YA1 – електромагніт наклону ємності;

YA2 – електромагніт початкового положення ємності;

YA3 – електромагніт подачі води у ємність;

YA4 – електромагніт опускання двигуна міксера;

YA5 – електромагніт підйому двигуна міксера;

2,4 Циклограма вхідних та вихідних елементів

2.5 Математична модель схеми управління

Рис. 12 Алгоритм роботи мікроконтролера.

2.6 Розробка схеми електричної принципової

Схема електрична принципова працює таким чином: при натисканні на кнопку SB1 – пуск системи, вмикається двигун маслостанції і за алгоритмом роботи мікроконтроллер, здійснюється опитування портів на наявність помилок та несправностей в силовому вузлі. При вдалому скануванні портів та при попередній настройці параметрів подач вмикаются двигун міксера, котрий запускається за допомогою симісторів через оптрони, котрі сполучаються з відповідною ножкою мікроконтроллера. Тривалість роботи двигуна міксера задається програмою на мікроконтроллері, котрий в свою чергу з‘єднаний до управляючого інтерфейсу частотного перетворювача. Контроль масси здійснюється датчиком SD1, котрий вмикається через аналогово-цифровий перетворювач що перетворює аналоговий сигнал в сигнал цифрових кодів, котрі поступають на порт вводу мікроконтроллера.

Датчик ST1 здійснює контроль температури масси в ємності, датчик SW здійснює контроль густини масси .

Світлодіоди VD1…3 сигналізують вмикання відповідного двигуна, таким чином контролюється робота блоку оператором.

Автоматика безпеки здійснена контактами датчиками мінімального і максимального рівня SL1 а також контактами QF1,QF2 ,QF3 що виведені на світлову сигналізацію. Сам блок безпеки виконано на логічних елементах, що надає можливість розвантажити порти вводу мікроконтроллера .

2.7 Розрахунок та вибір елементів контролю та регулювання силового обладнання та захисту на базі ПК з використанням електронної бази даних

2.7.1 Розраховуємо двигун приводу збивання

Двигун розраховується за формулою (3, ст 131).

де

- густина масси збивання .

kв- коефіцієнт вязкості.

n – частота обертання валу збивача, об/хв.

η – ККД приводу

= 750 кг/м3.

kв=0,07.

n =200 об/хв.

η = 0,7

Обираємо двигун на 15 кВт типу 4A160S4 Iн=29.3А, N=1465об/хв., ККД=88.5%, Cos=0.88 (див. додатки табл 1)

2.7.2 Розраховуємо двигун під гідронасос маслостанції

Двигун гідронасосу розраховується за формулою (1, ст 471).

,кВт

де

- густина масла .

Q- подача, м3/с.

Н – статичний напор, м.

∆Н – втрати статичного напору 20% від Н, м.

η- загальні втрати приводу.

k – коефіцієнт запасу.

Q=0.004м3/с.

ρ =1000кг/м3.

G=9.81м/с.

Н=30м.

∆Н=6м.

ηнас=0,8.

обираємо двигун на 1,5 кВт типу 4A80В4 Iн=3,57А, N=1415об/хв., ККД=77%, Cos=0.83 (див. додатки табл 1)

2.7.3 Розраховуємо двигун під гідронасос води

Двигун гідронасосу розраховується за формулою (1, ст 471).

,кВт

де

- густина води .

Q- подача, м3/с.

Н – статичний напор, м.

∆Н – втрати статичного напору 20% від Н, м.

η- загальні втрати приводу.

k – коефіцієнт запасу.

Q=0.0006м3/с.

ρ =750кг/м3.

G=9.81м/с.

Н=30м.

∆Н=6м.

ηнас=0,8.

обираємо двигун на 0,37 кВт типу 4AХД56М2 Iн=0,7А, N=2820об/хв., ККД=64%, Cos=0.78 (див. додатки табл 1)

2.7.4 Вибір автомата двигуна міксера збивання

Для визначення робочого струму двигуна використовується формула (3,ст. 68, формула 2.4):

Для розрахунку струму спрацювання автомата використовується формула (2. с 87. IV.4):

Іавт=k х Iн/а, А. (6).

де а – 0,8...3.

Ін- номінальний струм двигуна.

k – кратність пускового струму до номінального.

Іавт=7 х 29.3/1=205А

Струм теплового розчеплювача автомата розраховується за формулою (2. с 89. IV.7):

Ітепл= 1,1...2,5Ін (7).

Ітепл=1,5 х 29.3=44А.

Обираю автомат типу BA88 - 35 Iт=44А Iел=205А (див. додатки табл. 3).

2.7.5 Вибір автомата маслостанції

Для визначення робочого струму двигуна використовується формула (3,ст. 68, формула 2.4):

Для розрахунку струму спрацювання автомата використовується формула (6):

Іавт=7 х 3,57/1=25А

Струм теплового розчеплювача автомата розраховується за формулою (7):

Ітепл= 1,1...2,5Ін=1,5 х 3,57=5,5А.

Обираю автомат типу ВА88-32 Iт=5,5А Iел=25А (див. додатки табл. 3.)

2.7.6 Вибір автомата гідронасоса води

Для визначення робочого струму двигуна використовується формула (3,ст. 68, формула 2.4):

Для розрахунку струму спрацювання автомата використовується формула (6):

Іавт=6 х 0,7/1=4,2А

Струм теплового розчеплювача автомата розраховується за формулою (7):

Ітепл= 1,1...2,5Ін=1,5 х 0,7=1,1 А.

Обираю автомат типу ВА88-32 Iт=1,1А Iел=4,2А (див. додатки табл. 3.)

2.7.7 Вибір силових симісторів двигуна збивання

Для нормального запуску двигуна потрібно обирати симістори у яких робочий струм повинен перевищувати пусковий струм двигуна, щоб симістор в момент запуску не вийшов з ладу.

Робочий струм симістора розраховується за формулою (3. с 51).

Ісим=(k*Ін)*X, A. (8).

де k – кратність пускового струму двигуна.

Ін – номінальний струм двигуна, А.

X – коефіцієнт запасу по струму (1,1...1,5).

Ісим=(7 х 29,3) х 1,5=240 А.

Обираємо силові симістори типу ТС171-250 (див. додатки табл. 4).

2.7.8 Вибір силових симісторів двигуна маслостанції

Робочий струм симістора розраховується за формулою (3. с 51).

Ісим=(k*Ін)*X, A. (8).

де k – кратність пускового струму двигуна.

Ін – номінальний струм двигуна, А.

X – коефіцієнт запасу по струму (1,1...1,5).

Ісим=(7 х 3,57) х 1,5=38 А.

Обираємо силові симістори типу ТС132-40 (див. додатки табл. 4).

2.7.9 Вибір силових симісторів гідронасоса води

Робочий струм симістора розраховується за формулою (8).

Ісим=(6 х 0,7) х 1,5=6,3 А .

Обираємо силові симістори ТС112-10 (див. додатки табл. 4)

2.7.10 Розрахунок резисторів та конденсаторів в колі оптронів та вибір оптронів

Рспр=1Вт – потужність спрацювання симісторів

Uж=24В – напруга живлення в колі симісторів

В колі оптрона потрібно погасити напругу :

Uгас=380-Uж=380-24=356В.

Ігас=Рспр/Uгас=1/356=0,0028А – струм гасіння в колі управління симісторів.

Розраховуємо опір гасіння:

R=Uгас/Iгас=356/0,0028=127кОм.

Обираю конденсатор ємністю 0,1мкФ з робочою напругою 500В котрий має опір частоті 50Гц:

Хс=1/2πfc=1/2 х 3,14 х 50 х 0,1 х 10-6=32 кОм.

Опір резисторів рівний:

127-32=95кОм.

Найближчий номінал резистора рівний 100 кОм.

Потужність розсіювання резистора:

Рроз=І2 х R=0.00282 х 100000=0,78 Вт

Найближчий номінал потужності росіювання рівний 1 вт.

Тому виходячи з робочих струмів в колі управління симісторами обираю оптрони типу МОС3081 для всіх двигунів (див.додатки табл. 5).

2.7.11 Вибір реле обриву фаз

Для захисту обладнання необхідно контролювати зміну напруги в трифазному колі. Для цього використовую реле контролю трифазних кіл, яке повинно мати велику швидкодію, просліджувати любі зміни напруги в колі. Згідно необхідних вимог обираю реле контролю трифазних кіл типу TRW400VN4X U=200…400B (див додатки табл. 6).