Автоматизация тельфера

Содержание

 

Введение

1. Технологическая характеристика объекта автоматизации

2. Составление функциональной и технологической схемы системы автоматического управления

3. Разработка принципиальной электрической схемы

3.1 Составление частных таблиц включения для исполнительных элементов

3.2 Составление таблиц покрытия для исполнительных элементов

3.3 Упрощённые структурные формулы и принципиальные электрические схемы для исполнительных элементов

4. Расчёт и выбор технических средств автоматизации

5. Разработка нестандартных элементов и технических средств

Заключение

Литература

Введение

Из машин непрерывного транспорта наиболее распространены установки с гибким тяговым органом: лентой, цепью, тросом.

В ремонтных мастерских и складах применяют подъёмные механизмы для погрузочно-разгрузочных и монтажных работ: электротали, тельферы, мостовые краны и др. они обычно имеют многодвигательный привод. Например, простейший механизм электротали имеет два двигателя: один для поднимания и опускания груза, другой для горизонтального перемещения.

Промышленность выпускает специальные крановые двигатели, которые имеют повышенную механическую прочность, большую перегрузочную способность и больший пусковой момент, повышенное скольжение (МТК, МТКВ, АОС и другие). В подъёмных установках небольшой мощности используют обычные двигатели.

1. Технологическая характеристика объекта автоматизации

Электрическая таль типа ТЭ1-511 выпускается грузоподъёмностью 1 т., высота подъёма 3…18 м. В ней применяются двигатели мощностью 0,37 кВт на передвижение и 3 кВт на подъём. Скорость передвижения электродетали20 м/мин, скорость подъёма 8 м/мин.

Барабан с канатом подъёма приводится во вращение электродвигателем через редуктор. Для ограничения подъёма груза предусмотрен конечный выключатель, который отключает электродвигатель подъёма при упоре крюка в рычаг выключателя. К зажимам электродвигателя подключена катушка электромагнита тормозного устройства, которое при включении электромагнита растормаживает электродвигатель. При отключении электромагнита тормоза, электродвигатель затормаживается под действием пружин тормоза.

Технологическая схема тельфера

-балка; 2 - механизм передвижения; 3-механизм подъема; 4-груз;

-начальноя площадка; 6когечная площадка.

Таблица 1 - Исходные данные

Назначение и тип эл. дв.	Обозначение	Рн, кВт	nн, мин-1	h, %	cos jн	Мmax/ Mн	Мп/ Мн	Мmin/ Мн	Iп/ Iн
Подъём АИР90L4	М2	3	1500	81	0,83	2,2	2,1	1,6	6,5
Передвижение АИР71А4	М1	0,37	1500	70,5	0,7	2,2	2,3	1,8	5

2. Составление функциональной и технологической схемы системы автоматического управления

Функциональная схема 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 технологического процесса автоматизации

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 тельфера 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, датчиков и других командных аппаратов управляющих процессом.

Составим таблицу, где приведём буквенные обозначения командных, исполнительных и промежуточных органов РКС.

Таблица 2 - Буквенное обозначение коммутирующих, исполнительных и промежуточных органов РКС

Обозначение органов	Назначение элементов в РКС	Механизм, где установлен элемент
х1	Перемещение груза вправо	Двигатель М1
х2	Перемещение груза влево	Двигатель М1
х3	Подъём груза	Двигатель М2
х4	Опускание груза	Двигатель М2
b1	Остановка в конце обратного горизонтального перемещения	Конечный выключатель
b2	Остановка груза в верхней точке	Конечный выключатель
b3	Остановка груза в нижней точке начального положения	Конечный выключатель
b4	Остановка горизонтального перемещения в конце пути	Конечный выключатель

автоматизация тельфер электрическая схема

3. Разработка принципиальной электрической схемы

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

­а1-­х3-¯а1-⌠↓z3⌡-↑x1-⌠z3⌡-↓x4-↑z4-↑a2-↑x3-↓a2-⌠↓z3⌡-­x2-⌠↓z3⌡-­x4-↓z5-↓x4

↓x3 x4 ↓x3 ↓x2

­x3⌡

3.1 Составление частных таблиц включения для исполнительных элементов

Дальнейшая формализация разработки РКС связана с составлением таблиц включений для каждого исполнительного элемента.

В частную таблицу включения для какого-либо исполнительного элемента вносят данный исполнительный элемент, промежуточный элемент, от состояния которого этот исполнительный элемент включается, отключается, а так же вспомогательный элемент, необходимые для реализации данной таблицы.

Составим частную таблицу включения для исполнительного элемента х₁

Таблица 3 - Частная таблица включения для исполнительного элемента х₁

№ эл-та	№ код эл-та	элемент	5	6	7	8	9	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0	1	2
1	1	X1		+			-
2	2	b2	+					-							+					-
3	4	b4				+											-
Коды составленных контактов			2	3	1	-1	-2	-4	-4	-4	-4	-4	-4	-4	-2	-2	-2	2	2	0

Из структурной теории релейных устройств известна общая формула для определения первоначальной структуры цепи управления элементом:

F (x) =fср (х) +fотп (х) *х (1)

Где fср - состояние вспомогательных элементов в такте срабатывания;

fотп - состояние вспомогательных элементов в такте отпускания;

х - расчётный исполнительный элемент.

Составим структурную формулу для элемента х₁:

F (x₁) =b₂*b₄+x₁* (b₂*b₄) =b₂*b₄+x₁*b₂+x₁*b₄

Таблица 4 - Частная таблица включения для исполнительного элемента х₂

№ эл-та	№ код эл-та	элемент	5	6	7	8	9	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0	1	2
1	1	х2		+														-
2	2	b4	+				+	+												-
3	4	b3			-	-									+
Коды составленных контактов			2	3	-1	-5	-3	-1	-1	-1	-1	-1	-1	-1	3	3	3	2	2	0

Таблица 5 - Частная таблица включения для исполнительного элемента х₃

№ эл-та	№ код эл-та	элемент	5	6	7	8	9	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0	1	2
1	1	X3		-			-								+					-
2	2	b2	+		+			-									+		-
3	4	b4				-												+
Коды составленных контактов			2	1	3	-1	-2	-4	-4	-4	-4	-4	-4	-4	-3	-3	-1	3	1	0

 

Таблица 6 - Частная таблица включения для исполнительного элемента х₄

№ эл-та	№ код эл-та	элемент	8	9	10	11	12	13	14	15	16
1	1	X4		+			-
2	2	b2	+								-
3	4	b4				+		-
Коды составленных контактов			2	3	3	7	6	2	2	2	0

Составим структурную формулу для элемента х₄

F (x) =b₄*b₅+x₄* (b₄*b₅) =b₄*b₅+x₄*b₄+x₄*b₅

3.2 Составление таблиц покрытия для исполнительных элементов

Первичные структурные формулы упрощают с помощью таблиц покрытия, назначение которых состоит в исключении лишних слагаемых из первоначальной структурной формулы.

В горизонтальные строчки таблицы вписывают все слагаемые произведения, имеющиеся в первоначальных структурных формулах элементов, а в вертикальные таблицы - номера тактов включенного состояния данного элемента, то есть от такта срабатывания до такта предыдущему такту отпускания.

Составим таблицы покрытия для всех исполнительных элементов.

Таблица 7 - Таблица покрытия для исполнительного элемента х₁

Произведение		5	6	7
b4	B2	´	´	´
x1	B2	-	-	-
x1	B4	-	´	´

Таблица 8 - Таблица покрытия для исполнительного элемента х₂

Произведение		18	19
b2	b1	´	´	´
x2	b2	-	-	-
x2	b1	-	´	´

Таблица 9 - Таблица покрытия для исполнительного элемента х₃

Произведение		1	2	3	4
a1	b2	´	´	-	-
x3	a2	-	´	-	-
x3	b2	-	´	´	´

Таблица 10 - Таблица покрытия для исполнительного элемента х₄

Произведение		20	21	22
b1	b3	´	´	´
x4	b1	-	-	-
x4	b3	´	-	-

3.3 Упрощённые структурные формулы и принципиальные электрические схемы для исполнительных элементов

Для перемещения груза вправо.

Исходя из таблицы 9, структурная формула для элемента х₁ будет иметь вид:

(x₂) =b₄*b₂

Составляем упрощённую электрическую схему для элемента х₁

 

Для перемещения груза влево.

Исходя из таблицы 10, структурная формула для элемента х₂ будет иметь вид

F (x₂) =b₂*b₁

Составляем упрощённую электрическую схему для элемента х₂

Для подъёма груза.

Исходя из таблиц 11 и 12, структурные формулы для элемента х₃ будут иметь вид:

F (x₃) =а₁*b₂

F (x₃) =а₂* (b₂+x₃)

Составляем упрощённые электрические схемы для элемента х₃

Для опускания груза.

Исходя из таблиц 11 и 12, структурные формулы для элемента х₄ будут иметь вид:

F (x₄) =b₁*b₃

F (x₄) =b₄*b₅

Составляем упрощённые электрические схемы для элемента х₄

Исходя из общего числа упрощённых электрических схем исполнительных элементов, составляем общую упрощённую электрическую схему управления технологическим процессом.

4. Расчёт и выбор технических средств автоматизации

Правильность выбора средств автоматизации способствует надёжной работе электроустановок.

Выбираем автоматический выключатель для электродвигателя АИР90L4 мощностью 3 кВт по зависимости:

Ia³Iн (2)

Где Ia - номинальный ток автомата, А; Iн - номинальный ток электродвигателя, А.

Iн=P/ (3*Uн*cosj*h_н) (3)

Где Uн - номинальное напряжение, В;

сosj - коэффициент мощности электродвигателя;

h_н - коэффициент полезного действия электродвигателя.

Отсюда:

Iн=3/ (3 0,38*0,83*0,81) =3,9А.

>3,9

Uн. а³Uн (4)

>380

Iэтр³1,2*Iр (5)

Где Iэтр - ток теплового расцепителя, А;

Iр - расчетный ток, А.

Iр=Iн*Кз (6)

Где Кз - коэффициент запаса Кз=0,7

Отсюда Ip=0.7*5=3.5A

Iэтр=1,2*3,5

Iэтр³4,2А

Выбираем автоматический выключатель типа АЕ2016Р с номинальным током расцепителя Iэтр=5А, и током Ia=10А.

Отсюда 5>4,2А

Определяем ток электромагнитного расцепителя

Iэмр=1,25*Iпуск (7)

Где Iпуск - пусковой ток электродвигателя, А.

уск=Iн*Кi (8)

Где Кi - кратность пускового тока

Отсюда

Iпуск=6.5*5=32.5А

Iэмр=1,25*32,5=40,6А

Принимаем за ток срабатывания электромагнитного расцепителя Iэтр=40,6А. Так как все условия выбора автоматического выключателя соблюдаются, то он выбран верно. Автоматические выключатели для остальных электродвигателей рассчитываются аналогично, данные находятся в сводной ведомости. Выбираем магнитный пускатель для электродвигателя АИР90L4 мощностью 2,2 кВт по условию:

Iп>Iн (9)

Где Iп - ток магнитного пускателя, А

>3.9

Выбираем магнитный пускатель ПМЛ-121002, а так же приставку ПКЛ.

Остальные пускатели выбираются так же, данные сносятся в сводную ведомость.

Выбираем пакетный выключатель по наибольшему количеству связующих цепей какого-либо режима работы, из этого выбираем пакетный выключательУП5404.

Выбираем для схемы сигнализации лампы марки АС-220 на напряжение 220В.

Выбираем кнопочные посты по числу управляющих кнопок, а также она должна быть встроена в шкаф, соответственно 2 кнопочных поста ПКЕ-222-3.

5. Разработка нестандартных элементов и технических средств

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=S (Hi+2*X) * (Bi+2*X) (10)

Где Hi - высота аппарата, мм;

Bi - ширина аппарата, мм;

Х - расстояние необходимое для прокладки жгутов и кабелей, Х=20мм.

Отсюда:

S=2*[ (140+2*20) * (55+2*20) ]+4[ (55+2*20) * (70+2*20) ]=89000мм²

Выдираем шкаф ЩПК 300´400 мм².

Таблица 11. Перечень используемых элементов пускозащитной аппаратуры

Обозначение	Наименование	Кол.
	Детали
	Стандартные изделия
	Шкаф ЩПК	1
	Прочие изделия
QF1,	Автоматический выключатель АЕ2016Р	1
КМ1, КМ2, КМ3, КМ4	Пускатель электромагнитный ПМЛ-121002	4
	Приставка ПКЛ	6
SB1,SB2	Кнопочный пост ПКЕ-222-3	2
XT1 ХТ2	Клемная колодка на 14 клемм	2
SQ1, SQ2, SQ3, SQ4, SQ5	Конечный выключатель	5

Заключение

Данный курсовой проект выполнен на тему: “Автоматизация тельфера ТЭ1-511”. В результате выполнения проекта были составлены функциональная и технологические схемы, а также разработана принципиальная электрическая схема управления электрическим тельфером ТЭ2-621, с учётом ручного и автоматического режимов работы и сигнализации.

Разработанная принципиальная электрическая схема управления тельфером позволяет производить транспортировку грузов с минимальными затратами человеческого труда.

Предусмотрен реверс поднимающего и перемещающего двигателей. Выбрана пускозащитная аппаратура, рассчитан щит управления с расположенными в нём элементами схемы.

Литература

1.      Кудрявцев И.Ф. Электрооборудование сельскохозяйственных агрегатов и установок - М.: Агропромиздат. 1988г.

2.      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. 1997г.

.        Маковский В. Д.; Исаев И.В. Элементы и устройства сельскохозяйственной автоматики. Справочное пособие - Мн.: Урожай. 1989г.

Приложение