Автоматизация раздачи кормов кормораздатчиком Р-3000М

технологический автоматизация схема электрический Автоматизация технологических процессов — это этап комплексной механизации, характеризуемый освобождением человека от непосредственного выполнения функций управления технологическими процессами и передачей этих функций автоматическим устройствам. При автоматизации технологические процессы получения, преобразования, передачи и использования энергии, материалов и информации выполняются автоматически при помощи специальных технических средств и систем управления.

Существенными тенденциями современного сельскохозяйственного производства являются, с одной стороны, постоянный рост его масштабов, повышение количества и качества сельскохозяйственных продуктов, с другой — прогрессирующий дефицит рабочей силы, растущая непопулярность монотонного и тяжелого физического ручного труда в полеводстве и животноводстве. Важнейшим, а зачастую и единственным средством разрешения противоречий между ними является комплексная механизация и автоматизация производства.

Одним из самых важных этапов в развитии животноводства наряду с кормоприготовлением и навозоудалением является раздача кормов. На сегодняшний день промышленность выпускает большое количество различных кормораздаточных устройств, причем как стационарных, так и мобильных.

Задачами данного курсового проекта является разработка схемы автоматизации, составление алгоритма управления, разработка принципиальной электрической схемы, расчет и выбор элементов и средств автоматизации, составление спецификации, расчет и выбор щитов управления, разработка схем соединения и схем подключения, определение основных показателей надежности системы, разработка мероприятий по электробезопасности при эксплуатации электрической части объекта, а также написание выводов и заключения.

1. Технологическая характеристика проектируемого объекта

Готовый корм поступает в бункер дозатора, в количестве, необходимом для разовой дачи поголовью свиней. Раздаточная платформа при подаче корма совершает возвратно-поступательное движение на расстояние, равное половине длины кормушек.

Когда платформа движется влево, на нее поступает корм, скребки, подвешенные шарнирно, поворачиваются вверх и не мешают продвижению платформы с кормом. При обратном движении платформы в левой части кормушек опускаются скребки, задерживая и сбрасывая корм в кормушки. При движении платформы вправо она также загружается кормом и аналогичным образом разгружается правая часть кормушек.

Требования к схеме автоматизации:

1. Предусмотреть работу схемы в двух режимах: ручном и автоматическом.

2. Движение раздаточной платформы осуществляется после того, как корм начинает поступать с разгрузочного транспортера.

3. Реверсирование электродвигателей раздаточной платформы осуществляется с помощью конечных выключателей.

4. Схема должна иметь предупредительную сигнализацию.

Рисунок 1.1 — Технологическая схема кормораздатчика Р-3000М

1. Бункер дозатора.

2. Транспортер дозатора.

3. Выгрузной шнек.

4. Загрузочный транспортер.

5. Кормушка.

6. Раздаточная платформа.

7. Скребки.

Таблица 1.1 — исходные данные

2. Составление функциональной и технологической схем системы автоматического управления

Схема автоматизации выполняется следующим образом: щит или пульт управления изображают прямоугольным в верхней или нижней части чертежа, в котором, при помощи условных обозначений показывают на щите или пульте приборы и средства автоматизации. Приборы и средства автоматизации устанавливаемые вне щита или пульта и не связанные непосредственно с технологическим оборудованием и коммутации, условно показывают прямоугольники с надписью «Приборы по месту». Такой прямоугольник располагают под прямоугольником щита или пульта, при разработке функциональной схемы, на основании анализа условий работы технологического оборудования, необходимо решить следующие вопросы:

Определить оптимальный объём автоматизации технологического процесса На функциональной схеме необходимо выделить исходную систему автоматического управления, разбить на локальные и замкнутые системы автоматического управления и програмно-логические системы.

Уточнить технологические параметры подлежащие автоматическому управлению и контролю, установить их параметры и выбрать методы измерения этих параметров, для последующего выбора технических средств, для их реализации.

Определить объёмы автоматической защиты и блокировок технологических установок.

Выбрать основные технические средства автоматизации.

Разместить аппаратуру на щитах и пультах.

Функциональная электрическая схема кормораздатчика изображена на первом листе графической части.

При проектировании логической части схем автоматики, цикл работы задаётся последовательностью включения и отключения механизмов. В ходе разработки системы управления определяют последовательность работы исполнительных элементов технологической линии, порядок управления, число конечных выключателей и других командных аппаратов, управляющих процессом.

Схема располагается на листе 1 графической части.

При кратковременном нажатии кнопки пуск запускается двигатель загрузочного транспортера. Затем запускается двигатель выгрузного шнека, размыкается датчик нижнего уровня, после срабатывания датчика веса раздаточная платформа начинает движение в перед, размыкается конечник обратного хода. Когда платформа доходит до конца срабатывает конечник и движение продолжается в обратном направлении отключается один конечник, отключается загрузочный транспортер и выгрузной шнек доходя до конца платформы отключает второй конечник который отключает всю схему.

Рисунок 2.1: Технологическая схема раздачи кормов Составим таблицу, где приведем буквенные обозначения командных, исполнительных и промежуточных органов РКС.

Таблица 2.1. Буквенное обозначение коммутирующих, исполнительных и промежуточных органов РКС

3. Разработка принципиальной электрической схемы

Используя словесное описание технологического процесса раздачи кормов, заменяя механизмы соответствующими элементами, составим символическое описание технологического процесса

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

^a1-^b4-^x1-va1-^x2-^b1-^x4-^b2-^b3-vx4-^x3-vb3-vb4-vx1-vx2-vb2-^x3-vb1

Принципиальные электрические схемы отражают с достаточной полнотой и наглядностью взаимные связи между отдельными элементами и аппаратами входящими в состав установки.

На принципиальной электрической схеме указываются схемы силовых цепей и схемы вспомогательных цепей (контроля и сигнализации).

Принципиальные электрические схемы выполняют совмещенным или разнесенным способами.

Принципиальная электрическая схема располагается на листе 2 графической части.

Составление частных таблиц включения для исполнительных элементов

Из структурной теории релейных устройств известна общая формула для определения структурной первоначальной цепи управления элементами.

(3.1.1)

где Fср — состояние вспомогательных элементов в такте срабатывания;

Fотп — состояние вспомогательных элементов в такте отпускания.

Таблица 3.1 — Частная таблица включения для исполнительного элемента x1

Таблица 3.2 — Частная таблица включения для исполнительного элемента x2

Таблица 3.3 — Частная таблица включения для исполнительного элемента x3

Таблица 3.4 — Частная таблица включения для исполнительного элемента x4

Составляем первоначальные структуры цепей управления для элементов x1, x2, x3, x4,

Составление таблиц покрытий для исполнительных элементов

Первичная структурная формула сокращается с помощью таблиц покрытия, назначение которых состоит в исключении лишних сигналов из первоначальной структурной формулы. В горизонтальные строки вписываются все слагаемые произведения находящиеся в первоначальных структурных формулах элементов, а в вертикальные клетки таблиц вписываются номера тактов включающего состояние данного элемента, т. е. от такта срабатывания до такта предыдущему такту срабатывания.

Таблица 3.2.1-Таблица покрытия для элемента x1

Таблица 3.2.2-Таблица покрытия для элемента x2

Таблица 3.2.3-Таблица покрытия для элемента х3

Таблица 3.2.4-Таблица покрытия для элемента х4

Упрощенные структурные формулы и принципиальные электрические схемы для исполнительных элементов

Исходя из таблицы 3.2.1, структурная формула для элемента х1 будет иметь вид:

Составляем упрощенную электрическую схему для исполнительного элемента х1 и х2:

Рисунок 3.3.1 — Структурная схема элементов х1

Исходя из таблицы 3.2.2, структурная формула для элемента х2 будет иметь вид:

Составляем упрощенную электрическую схему для исполнительного элемента х3

Рисунок 3.3.2 — Структурная схема элементов х2

Исходя из таблицы 3.2.3, структурная формула для элемента х3 будет иметь вид:

Составляем упрощенную электрическую схему для исполнительного элемента х3

Рисунок 3.3.3 — Структурная схема элементов х3

Исходя из таблицы 3.2.4, структурная формула для элемента х4 будет иметь вид:

Составляем упрощенную электрическую схему для исполнительного элемента х4

Рисунок 3.3.4 — Структурная схема элементов х4

Из отдельных упрощенных принципиальных электрических схем составляем одну общую схему для всей установки Рисунок 3.3.5 — Общая упрощенная электрическая схема управления технологическим процессом

Из поученной упрощенной принципиальной схемы производим замену обозначений элементов, затем составляем принципиальную электрическую схему с учетом автоматического и ручного режима и сигнализации работы.

4. Расчет и выбор элементов и средств автоматизации. Составление спецификации

Правильность выбора средств автоматизации способствует надежной работе установок.

Выбираю магнитный пускатель для электродвигателя, который служит для загрузки транспортера АИР80B4У3 мощностью 1,5 кВт, номинальный ток 3,52 А по условию:

Iн.п. ?Iн.д; (4.1)

10А>3,52А;

Выбираем магнитный пускатель ПМЛ-121 002.

Выбираю автоматический выключатель для группы электродвигателей:

Iн.авт=?Iн.дв.; (4.2)

Iн.авт=3,52+3,52+6,7=13,74А;

Iн.р=? Iн.р. (4.3)

Iн.р=3,52+3,52+6,7=13,74А;

Uн.а.?Uн.с.; (4.4)

380В=380В;

Iэм.р.=(Iпус.+?Iн.дв.); (4.5)

Iэм.р.=46,9+3,52+3,52=53,94;

Выбираю автоматический выключатель АЕ2026; Iн.а.=16А, Iн.р.=15А, проверяем на ложность срабатывания.

Iср.кан.=Ki•Iнтр; (4.6)

Iср.р.=12•15=180А;

Iср.кр.?Iэм.р.; (4.7)

180А>53,94А.

Ложных срабатываний не будет.

Для электродвигателя челночной ленты и транспортера ПЗА выбираем аналогичным образом. Результаты сносим в таблицу.

Выбираю переключатель по числу коммутирующих цепочек, конечный выключатель по климатическому условию и по номинальному току.

Таблица 4.1 — Выбор ПЗА

5. Расчет и выбор щитов управления

Средства контроля, сигнализации и управления размещают в пультах или щитах, что позволяет не только сконцентрировать средства автоматики, но и сохранить их от вредного механического, температурного и других воздействий.

Расчётная площадь шкафа рассчитывается по формуле:

S=?(Н_i+2а)*(В_i+2а), мм²; (5.1)

где Нi — высота аппарата, мм;

Вi — ширина аппарата, мм;

а — расстояние необходимое для прокладки жгутов и кабелей, мм.

Отсюда:

=63 975 ммІ

Выбираем шкаф ЩПК 300×300 мм Таблица 5.1. Перечень используемых аппаратов защиты и коммутации

6. Разработка мероприятий по электробезопасности при эксплуатации электрической части объекта

Вопросы обеспечения электробезопастности при использовании электроэнергии на животноводческих фермах и комплексов требуют особого внимания, поскольку помимо защиты от электрического поражения людей необходимо решать вопросы защиты сельскохозяйственных животных. Причём к защитным мероприятиям от электрического поражения животных предъявляются более жёсткие требования, т.к. это связано с их большой чувствительностью к электрическому току.

Для обеспечения безопасности сельскохозяйственных животных на всех вновь строящихся и реконструируемых фермах и комплексах, в помещениях, где располагают животные, выполняются устройство выравнивания электрических потенциалов (УВЭП).

Устройство выравнивания электрических потенциалов осуществляет защиту сельскохозяйственных животных: при замыкания фазного провода на корпус электроустановок в сети напряжения до 1000 В и выносе потенциала через защитный нулевой провод к автопоилкам, к кормораздаточным транспортёрам и другим металлическим конструкциям, доступных прикосновению животных. Рекомендуется устройство выравнивания электрических потенциалов закладывать в землю на ширину 0,8−0,9 м или 0,44R под твёрдое покрытие, в центре которого устанавливается автопоилка. Здесь R — радиус кольцевого заземлителя равным 1,5−2 м. От заземлителя прокладывается заземляющий проводник, который сваркой или при помощи резьбовой соединения присоединяют к корпусу автопоилке и к защитному нулевому проводу источникам электроэнергии. Устройство выравнивания электрических потенциалов выполняют одним или двумя стальными круглыми проводниками диаметром 6−8 мм и прокладывают в бетоне под передними и задними ногами животных вдоль фронта их расположения в стойлах.

Для обеспечения защиты сельскохозяйственных животных от электрического поражения при замыкания фазного провода на корпус электродвигателей, насосов, системы автопоения устанавливают изолирующие вставки. Для установки такой вставки в самой системе труб автопоения вырезают кусок трубы длиной не менее 1 м и на освободившейся место ставят резиновый шланг (без металавключений) или полиэтиленовую трубу. Сущность защиты заключается в том, что столб воды в изолирующей вставке, обладает электрическим сопротивлением, ограничивает ток, идущим по трубам к автопоилкам до величины, безопасной для животных.

Заключение

Данный курсовой проект выполнен на тему: «Автоматизация раздачи кормов кормораздатчиком Р-3000М». В результате выполнения проекта были составлены функциональная и технологические схемы, а также разработана принципиальная электрическая схема управления кормораздатчиком, с учётом ручного и автоматического режимов работы и сигнализации работы электроприводов.

Разработанная принципиальная электрическая схема управления кормораздатчика позволяет осуществлять процесс раздачи кормов с минимальными затратами человеческого труда и продукта.

Предусмотрена защита электродвигателей от аварийных режимов работы. Выбрана пускозащитная аппаратура, средства автоматизации, выбран щит управления с расположенными в нём элементами схемы

Список используемых источников

1. Долгий В. И. Автоматизация технологических процессов. Методические рекомендации для учащихся средних специальных учебных заведений по выполнению курсового проекта, по специальности С0302 «Электрификация и автоматизация сельского хозяйства» — Мн.: Учебно-методический центр. 1997 г.

2. Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. — М.: Агропромиздат, 1990.

3. Кудрявцев И. Ф., Калинин Л. А. Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок. — М.: Агропромиздат, 1988.

4. Правила устройства электроустановок /Минэнерго СССР. 6-е издание, переработанное и дополненное. — М.: Энергоатомиздат, 1986.