Автоматизация тельфера

• 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

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

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

5-начальноя площадка; 6когечная площадка.

Таблица 1 — Исходные данные

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

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-Їа1-?vz3?-^x1-?z3?-vx4-^z4-^a2-^x3-va2-?vz3?-x2-?vz3?-x4-vz5-vx4

vx3 x4 vx3 vx2

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

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

Таблица 5 — Частная таблица включения для исполнительного элемента х₃

Таблица 6 — Частная таблица включения для исполнительного элемента х₄

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

Таблица 8 — Таблица покрытия для исполнительного элемента х₂

Таблица 9 — Таблица покрытия для исполнительного элемента х₃

Таблица 10 — Таблица покрытия для исполнительного элемента х₄

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:

IaіIн (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.

10>3,9

Uн. аіUн (4)

500>380

Iэтрі1,2*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

Iэтрі4,2А

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

10>3.9

Выбираем магнитный пускатель ПМЛ-121 002, 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 220 В.

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) ]=89 000мм²

Выдираем шкаф ЩПК 300ґ400 мм².

Таблица 11. Перечень используемых элементов пускозащитной аппаратуры

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.

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

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. 1997 г.

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

Приложение