Автоматизація процесу виготовлення бетонних сумішей (стр. 1 из 4)
Міністерство освіти і науки України
Національний університет водногогосподарства та природокористування
Кафедра електротехніки і автоматики
Курсова робота
з дисципліни«Автоматизовані системи управління технологічними процесами» на тему:
«Автоматизація процесувиготовлення бетонних сумішей»
Виконав: студент IVкурсу,
ФПМ і КІС
Лук’янчук І.О.
Керівник:
Пастушенко В.Й.
Рівне 2007
Вступ
Автоматизація роботи підприємств по виготовленню бетонних сумішей і рос творів збільшує продуктивність обладнання, покращує якість продукції і знижує затрати праці.
Автоматичне управління технологічним процесом має забезпечувати автоматичний контроль за режимами роботи, агрегатів (мірою заповнення бункерів, зміною режимів роботи дозаторів та інше), контроль якості суміші і облік на виході продукції. В сучасних умовах автоматизація заводів і установок по виготовленню бетонних сумішей виконується модульними комплектами апаратури, наприклад, комплект „АКА-бетон”. Апаратура, яка входить до цього комплекту дозволяє автоматизувати роботу установок методом агрегатування, тобто введення відповідних підсистем і блоків до базових систем керування, за рахунок чого підвищується рівень уніфікації апаратури, знижується її вартість і виробничі витрати.
В технологічному процесі виробництва бетонних сумішей виконуються базові операції: подача матеріалів в витратні бункера, дозування, перемішування і видача готової суміші. В перелічених комплектах для керування цими операціями є набір схемних елементів для побудови базових підсистем управління операціями подачі матеріалів в бункери і для управління операціями дозування, перемішування і видача готової продукції. До базових систем може бути додатково приєднана підсистема для дистанційного завдання рецепту суміші, внесення поправок, а також для забезпечення роботи апаратури в системах централізованого контролю і керування. Режими роботи обладнання контролюється датчиками положення робочих органів, и датчиками максимального рівня матеріалу в бункерах, датчиками контролю товщини матеріалу на стрічках конвеєрів, датчиками швидкості стрічки конвеєра. Керування заслінками бункерів здійснюється виконавчими механізмами. Для дозування матеріалів використовується дозатори з уніфікованим циферблатним покажчиком ваги, в яких є датчики аварійного пере завантаження, датчик контролю завантаження дозатора і датчик завдання маси порції.
Із дозаторів матеріали поступають в перемішував. Готова суміш вивантажується в бункер. На центральному пульті встановлені дистанційні покажчики роботи основних систем автоматики.
1. Аналіз технологічного процесу як об’єкта керування
1.1. Опис технологічного процесу
Для опису технологічного процесу перемішування розглянемо технологічну схему, яка зображена на рис.1.
Рис.1 Технологічна схема змішувача
В резервуар подаються речовини А, Б, В, Г і Д після чого відбувається перемішування цих речовин до тих пір доки суміш не досягне потрібної однорідності.
Показник ефективності процесу - концентрація суміші на виході з резервуару ССм.
Ціль управління процесом - забезпечення заданої концентрації суміші при ефективному і інтенсивному перемішуванні.
Ефективність перемішування забезпечується вибором параметрів змішувача, числа оборотів мішалки, які забезпечують рівномірність концентрації суміші в резервуарі з заданою інтенсивністю ( за заданий час).
Задача розробки системи автоматизації забезпечити в умовах дії зовнішніх і внутрішніх збурень в процесі, заданих характеристик якості продукту.
1.2. Теоретичні основи технологічного процесу в окремих технологічних апаратах і машинах.
· При обертанні гвинтів мішалки в резервуарі виникають вимушені рухи речовин, які описуються рівнянням виду:
Euм = f(Reм, Г) (1),
де й
· модифікований критерій Ейлера Euм :
2),· модифікований критерій Рейнольдса Reм :
· геометричений симплекс Г:
Г=dм / Dапп (4),
де dм - діаметр мішалки, м;
n- швидкість обертання мішалки, об /с;
r - густина рідини, кг/м^3;
Nм - потужність, використана мішалкою, вт;
m - динамічна вязкість, Па*с;
КN – критерій потужності.
1.3. Матеріальний та тепловий баланси технологічного об’єкта
Матеріальний баланс по цільовому компоненту.
Рівняння динаміки:
(1).Рівняння статики при
: 
(2)На основі (1) и (2) можна приняти:
.Матеріальний баланс по всій речовині
Рівняння динаміки:
(4).Рівняння статики при
: 
(5).На основі (4) и (5) можна приняти:
. (6).1.4. Визначення і аналіз факторів, що впливають на технологічний процес
На основі вище приведених рівнянь матеріальних балансів можна сказати, що на концентрацію вихідної речовини ССм можна впливати зміною витрати будь – якої із наявних речовин.
1.5. Обгрунтування номінальних значень параметрів технологічного процесу та допустимих відхилень від цих значень
До основних величин мішалки необхідно віднести: концентрацію суміші, потужність, рівень в мішалці, ефективність перемішування.
Основними величинами якими можна впливати на процес перемішування є : оберти мішалки, витрата складових і суміші, час перебування суміші в мішалці, кількість складових в мішалці.
До збурюючих величин віднесемо : концентрацію складових, густини складових та суміші, в’язкість складових та суміші.
До збурюючих факторів можна віднести : коефіцієнт опору, діаметр лопаті, діаметр мішалки і діаметр частинок.
Для конкретної мішалки величини d, D сталі і при оптимізації розрахунку мішалки можуть бути вибрані оптимальні розміри, що забезпечують мінімальне споживання енергії для приводу в дію лопаті при достатньому Г. Г- ефективність перемішування.
На збурюючі зовнішні величини впливати не можна, так як вони визначаються попереднім технологічним процесом. Також не можна в багатьох випадках впливати на витрату суміші, бо вона визначається наступним технологічним процесом.
Для оптимізації технологічного процесу впливають на витрати складових суміші, а також на оберти мішалки.
Витрати складових і їх концентрації є основними збурюючими факторами при роботі мішалки, тому вони в першу чергу повинні бути враховані при оптимізації роботи мішалки.
1.6. Технологічна карта
На основі трьох вищеприведених пунктів складаємо технологічну карту, яка має наступний вигляд.
Таблиця 1.
| № п/п | Назва параметру | Одиниця вимірювання | Номінальне значення | Допустимі відхи-лення |
| 1. | Витрата води | м3/год | 250 | 0,01 |
| 2. | Витрата цементу | м3/год | 640 | 0,01 |
| 3. | Витрата наповнювача | м3/год | 1010 | 0,01 |
| 4. | Витрата добавок | м3/год | 210 | 0,01 |
1.7. Складання структурної схеми взаємозв’язку між технологічними параметрами об’єкта
Рис.4.1. Информационная схема объекта.
· Керовані змінні - Ссм и hсм.
· Можливі контролючі збурення:
,· Можливі керуючі впливи:
.2. Розроблення системи автоматичного керування технологічним процесом
2.1 Аналіз статичних та динамічних характеристик об’єкту по окремих каналах зв’язку
Проаналізувавши рівняння динаміки та статики вибираємо регулюючі та регульовані параметри об’єкту. До регулюючих параметрів належать: витрата компонентів. Регульованими параметрами відповідно є: концентрація цільового компоненту у вихідній суміші і рівень в змішувачі.