Автоматизация чесальной машины

Содержание:

 

Введение……………………………………………………………………………...5

1.Технологический раздел…………………………………………………………..6

1.1 Описание технологического процесса  реализуемого на конкретном виде  технологического оборудования……………………………………………............6

1.2. Обоснование необходимости автоматизированного контроля и управления конкретными параметрами технологического процесса………………………….7

1.3. Требования к автоматизированным  системам контроля и управления……..7

2. Раздел автоматизации…………………………………………………………….8

2.1 Обоснование по выбору навой структуры модернизируемой системы автоматизации……………………………………………………………………….8

2.2 Идентификация объекта автоматизации…………………………………….    9

2.3 Оптимизация параметров настройки регулятора…………...………………..14

2.4 Анализ устойчивости и качества системы управления……………………….16

Заключение……………………………………………………………………………..19

Литература……………………………………………………………………………...19

Приложения…………………………………………………………………………...20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Технологический процесс ткачества характеризуется как наиболее многомашинный участок текстильных предприятий, и для него в полной мере характерны особенности массового производства. Вид перерабатываемых волокон (хлопковое, шерстяное, шелковое, льняное) почти не влияет на набор технологического оборудования и на объем автоматизации технологического процесса.

Высокие темпы развития шинной, химической, нефтеперерабатывающей  и нефтехимической промышленности неразрывно связаны с проведением больших работ по автоматизации. 

Разнообразие технических средств автоматизации, выпускаемых отечественной приборостроительной промышленностью, глубокое знание процессов химической технологии, а также достаточно хорошо разработанная теория автоматического управления позволяют успешно внедрять автоматизацию.

Задачи, которые решаются при автоматизации современных шинных  производств, весьма сложны и требуют от специалистов знания не только устройства различных приборов, но и общих принципов составления систем автоматического управления.

Автоматизация приводит к улучшению главных показателей эффективности производства: увеличению количества, улучшению качества и снижению себестоимости выпускаемой продукции. Внедрение автоматических устройств обеспечивает высокое качество продукции, сокращение брака и отходов, уменьшение затрат сырья и энергии, уменьшение численности основных рабочих, снижение капитальных затрат на строительство зданий (производство организуется под открытым небом),   удлинение   межремонтных  сроков   эксплуатации   оборудования    (оборудование работает в оптимальных режимах, которые были учтены при его расчете и изготовлении).

Проведение некоторых современных технологических процессов возможно только при условии их полной автоматизации (например, процессы на атомных установках и в паровых котлах высокого давления, процессы дегидрирования и др.). При ручном управлении такими процессами малейшее замешательство человека и несвоевременное воздействие его на процесс могут привести к серьёзным последствиям.

Внедрение специальных автоматических устройств способствует безаварийной работе оборудования, исключает случаи травматизма, предупреждает загрязнение атмосферного воздуха и водоемов промышленными отходами.

В текстильной  промышленности вопросам автоматизации уделяется особое внимание. Это объясняется сложностью и большой скоростью протекания технологических процессов, высокой чувствительностью их к нарушению режима, вредностью условий работы, взрыво- и пожароопасностью  перерабатываемых веществ и т.д.   
Технологический раздел

 

1.1 Описание технологического  процесса

 

В настоящее время существует около 40 модификаций чесальных машин, предназначенных для чесания волокон различных видов и отличающихся друг от друга производительностью.

Чесальная машина ЧМД предназначена для выработки чесальной ленты из средневолокнистого хлопка, а также из смеси этого хлопка с химическими волокнами длиной до 40 мм (до 25% химических волокон), удовлетворяющей требованиям, предъявляемым к полуфабрикату для пневмомеханического прядения. Машина может применяться в автоматических поточных линиях.

На машине производится разделение пучков волокон на отдельные волокна путем многократного чесания, а также очистка их от сорных примесей с удалением пуха и непрядомых волокон. Очищенное и расчесанное волокно на выходе преобразуется в ленту, укладываемую лентоукладчиком в таз.

Машина эксплуатируется в чесальных цехах хлопкопрядильного производства.

Однако во всех случаях для электропривода чесальных машин применяют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, так как процесс чесания не требует регулирования скорости рабочих органов машины. Следует отметить, что электропривод чесальных машин работает в исключительно тяжелых условиях. Это объясняется значительными маховыми массами вращающихся органов машины, которые в 100—300 раз превосходят маховые моменты приводных электродвигателей. Вследствие этого в год выходит из строя около 40% электродвигателей, установленных на чесальных машинах.

С целью повышения надежности работы электропривода чесальных машин привод рабочих органов осуществляется от двух асинхронных электродвигателей, один из которых приводит в действие главный и приемный барабаны, вентилятор и гребенную коробку, а второй — систему питания.

Трехскоростной электродвигатель М2 обеспечивает заправочную скорость и одну из двух рабочих скоростей (установочную), что достигается переключением обмоток статора в звезду, треугольник или двойную звезду, т. е. изменением числа полюсов электродвигателя.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1. Структурная схема управления чесальной машиной

 

Структурная схема управления чесальной машиной (см. рисунок 1) предусматривает:

• пуск и реверсирование электродвигателя М1;
• пуск электродвигателя М2 системы питание—выпуск на заправочную и рабочие скорости;
• автоматическое отключение электродвигателя М2 при нарушении технологического процесса (утонение или обрыв ленты перед лентоукладчиком, открывание крышки лентоукладчика, забивание ленты);
• аварийный останов машины;
• останов электродвигателей   М1 и М2 кнопками;
• автоматический останов машины при снятии ограждений и срабатывании холста;
• автоматическое регулирование линейной  плотности ленты;
• сигнализацию о наличии напряжения, срабатывании холста, обрыве ленты.

Пуск машины производится следующим образом. Сначала при отключенной фрикционной муфте главного барабана включают электродвигатель М1. Разгон его длится 5—10 с. В это время путевые выключатели фрикционной муфты исключают возможность пуска электродвигателя М2. Затем включается фрикционная муфта и начинается разгон главного барабана машины (60—120 с). После разгона главного барабана при включенной фрикционной муфте включают электродвигатель М2: сначала кнопкой «заправка» на пониженную скорость, а затем кнопкой «работа» — на рабочую скорость.

При всех нарушениях технологического процесса отключается технологических неполадок пуск электродвигателя М2 производится в приведенной выше последовательности.

Функциональная схема автоматизации чесальной машины показана на рисунке 2. Мнемосхема выполненная в InTouch на рисунке 3.

 

 

Рисунок 2.Функционалная схема автоматизации чесальной машины.

 

• 1- камера;
• 2- приёмный барабан;
• 3- волокно;
• 4- главный барабан;
• 5- выходной барабан;
• 6- вариатор;
• 7- реверсивный двигатель;
• 8- эл. двигатель;
• 9- реверсивный пускатель;
• 10- фотоэлектрический  датчик;
• 11- преобразователь;
• 12- контроллер;
• 13- АРМ оператора;
• 14- направляющие валики;
• 15- вытяжная пара;
• 16- таз для укладки ленты;

 

  Регулятор ОПЛ на чесальной машине ЧМД, разработанный фирмой SIEMENS, и предназначен для контроллеров SIMATIC, имеет фотоэлектрический  датчик ФД, который устанавливают на выходе вытяжной пары. Привод выпускного цилиндра осуществляется с постоянной частотой вращения от основного электродвигателя, а привод питающего цилиндра – с переменной частотой вращения через вариатор, коэффициент передачи которого изменяется в соответствии с сигналом регулятора ОПЛ.

При изменении ОП ленты на выходе вытяжной пары сигнал с фотоэлектрического датчика ФД подается на вход преобразователя ПЭП, и далее на контроллер, где сравнивается с заданием. Сигнал рассогласования подается на реверсивный двигатель РД, который перемещает ремень вариатора и тем самым, изменяет коэффициент передачи вращения питающего привода.

 

 

 

 

Рисунок 3. Мнемосхема чесальной машины

 

 

1.2 Обоснование  необходимости автоматизированного  контроля и управления

 

Одной из основных операций на чесальных, ленточных и прядильных машинах является «утонение» продукта, причем к равномерности свойств получаемого продукта по длине (толщине, прочности и т.д.) предъявляются очень высокие требования.

Задачу выравнивания продукта решают разными методами. В некоторых случаях – за счет увеличения переходов (продукт утоняют вытягиванием, а затем, складывая несколько лент, снова их вытягивают). Однако в последнее время все большее внимание уделяется автоматическим методам выравнивания продукта, позволяющим получать продукцию высокого качества с меньшим количеством технологического оборудования. Развивается тенденция к сокращению не только отдельных однотипных машин (например, чесальных), но и целых переходов.

Основным показателем, характеризующим равномерность продукта (ленты, ровницы, пряжи) по толщине, является объемная плотность. В существующих системах автоматического регулирования ОПЛ контролируется в основном механическими, индуктивными, пневматическими, фотоэлектрическими и радиоактивными первичными преобразователями.

Регуляторы ОПЛ, или системы автоматического выравнивания продукта (САВ), нашли применение на трепальных машинах, на чесальных машинах , в хлопкопрядении при бесхолстовом питании и в льнопрядении. Ведутся разработки САВ для чесальных машин различных конструкций. Регулирование ОПЛ, как правило, осуществляется изменением вытяжки за счет изменения скорости вытяжных (питающих или выпускных) цилиндров машин.

 

1.3 Требования  к автоматизированным системам контроля и управления.

 

Требования к функциям АСУ

АСУ в необходимых объемах должна автоматизировано выполнять:

• сбор, обработку и анализ информации (сигналов, сообщений, документов и т. п.) о состоянии объекта управления;

• выработку управляющих воздействий (программ, планов и т. п.);

• передачу управляющих воздействий (сигналов, указаний, документов) на исполнение и ее контроль;

• реализацию и контроль выполнения управляющих воздействий;

• обмен информацией (документами, сообщениями и т. п.) с взаимосвязанными автоматизированными системами.

Состав автоматизированных функций (задач, комплексов задач - далее функций) АСУ должен обеспечивать возможность управления соответствующим объектом в соответствии с любой из целей, установленных в ТЗ на АСУ.

Состав автоматизированных функций АСУ и степень их автоматизации должны быть технико-экономически и (или) социально обоснованы с учетом необходимости освобождения персонала от выполнения повторяющихся действий и создания условий для использования его творческих способностей в процессе работы.

 

Требования к техническому обеспечению АСУ

Комплекс технических средств АСУ должен быть достаточным для выполнения всех автоматизированных функций АСУ. В комплексе технических средств АСУ должны в основном использоваться технические средства серийного производства. При необходимости допускается применение технических средств единичного производства.

Тиражируемые АСУ и их части должны строиться на базе унифицированных технических средств.

Технические средства АСУ должны быть размещены с соблюдением требований, содержащихся в технической, в том числе эксплуатационной, документации на них, и так, чтобы было удобно использовать их при функционировании АСУ и выполнять техническое обслуживание.

Размещение технических средств, используемых персоналом АСУ при выполнении автоматизированных функций, должно соответствовать требованиям эргономики: для производственного оборудования по ГОСТ 12.049-80, для средств представления зрительной информации по ГОСТ 21829-76, в том числе для табло коллективного пользования из цифровых знакосинтезирующих электролюминесцентных индикаторов по ГОСТ 21837-76.

Технические средства АСУ, используемые при взаимодействии АСУ с другими системами, должны быть совместимы по интерфейсам с соответствующими техническими средствами этих систем и используемых систем связи.

В АСУ должны быть использованы технические средства со сроком службы не менее десяти лет. Применение технических средств с меньшим сроком службы допускается только в обоснованных случаях и по согласованию с заказчиком АСУ.