Выбор закона регулирования и определение параметров настройки Системы автоматического регулирования мобильным кормораздатчиком

МИНИСТЕРСТВО  СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА

РОССИЙСКОЙ  ФЕДЕРАЦИИ 

ФГОУ  ВПО 

ЧЕЛЯБИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРОИНЖЕНЕРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ 

Факультет Электрификации и автоматизации сельскохозяйственного  производства

Кафедра  Автоматизации сельскохозяйственного производства 
 
 
 
 
 

Выбор закона регулирования  и определение  параметров настройки  Системы автоматического  регулирования мобильным  кормораздатчиком 
 
 
 

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

АСХП. ВРМК.00.000 ПЗ 
 
 
 

Студент       Супрун М.А. 

Группа        505 

Нормоконтролер       

Руководитель      Рычкова Н.М. 
 
 

2006 

 

    

    Содержание

 

      1. Описание технологического процесса

 

    Для раздачи кормов свиньям используют мобильный кормораздатчик-смеситель КС -1,5 (рисунок 1). Он имеет ограниченную мобильность, поскольку перемещается только по рельсовому пути, проложенному вдоль кормушек.  Привод тележки кормораздатчика и всех его рабочих органов осуществляется  от четырех автономных электродвигателей, имеющих кабельное питание.

    

Рисунок 1 – Конструкция кормораздатчика КС-1,5

1 – рельсовый  путь; 2 – шнек выгрузной; 3 – дозирующее  устройство; 4 – бункер;

5 - разравниватель; 6 и 7 – шнековая и лопастная  мешалка; 8 – привод выгрузного  шнека; 

9 – мотор-редуктор 

    Компоненты  влажной кормовой смеси загружают  в бункер 4. При этом разравниватель 5 равномерно распределяет корм по бункеру, а мешалки б и 7 перемешивают его. По завершении процесса перемешивания заслонки дозирующих устройств 3 с помощью штурвалов вручную устанавливают в положение, соответствующее заданной дозе корма. Нажимают кнопку SB3 (рисунок 2), и тележка приходит в движение (двигатель М2). Как только выгрузные отверстия шнеков 2 окажутся над кормушками, механизм раздачи корма включают кнопками SB4: 2 и SB 5: 2 (двигатели М4 и М3); при этом раздача корма может осуществляться в одну кормушку и в обе одновременно.

    При нажатии педали тормоза размыкаются  контакты конечного выключателя SQ1, отключается тяговый двигатель раздатчика и под действием ленточного тормоза он останавливается.

    При отпускании педали тормоза тяговый  двигатель включается вновь, уже  без нажатия кнопки «Пуск», поскольку  она шунтирована контактами магнитного пускателя КМ5 (КМ6). Если на пути движения раздатчика встречается препятствие, то специальное устройство (щуп) действует на конечный выключатель SQ2. контакты которого разрывают цепи питания контакторов тягового двигателя.

    После опорожнения бункера кнопкой  SB 3:1 останавливают тяговый двигатель, кнопками SB 4:1 и SB 5:1— шнеки и затем кнопкой SB 3:3 переключают тяговый двигатель на обратный ход.

Рисунок 2 – Принципиальная электрическая схема кормораздатчика КС-1,5

 

    2. Построение функциональной и структурной схем

 

    С точки зрения автоматизации необходимо регулировать процесс равномерной раздачи корма по кормушкам. Согласно заданию на курсовой проект регулируемым параметром является расход корма, а регулирующим воздействием - скорость перемещения кормораздатчика вдоль кормушек.

    Одним из вариантов реализации такой системы  автоматического регулирования может быть CAP показанная на функциональной схеме представленной на рисунке 3.

    Расход  кормовой смеси корректируется автоматически в зависимости от количества корма в кормушке, измеряемого преобразователем РЕ, который представляет собой  конструкцию,  объединяющую тензоэлектрический преобразователь давления и фазочувствительный усилитель.

    

    Рисунок 3 – Функциональная схема мобильного кормораздатчика

1 – рельсовый  путь; 2 – шнек выгрузной; 3 – дозирующее  устройство; 4 – бункер;

5 - разравниватель; 6 и 7 – шнековая и лопастная  мешалка; 8 – привод выгрузного  шнека; 

9 – мотор-редуктор; 10 - кормушки 

    Так при превышении заданного количества корма в кормушке вырабатывается сигнал на увеличение скорости продвижения кормораздатчика относительно кормушек. Если корма недостаточно, то вырабатывается сигнал на снижение скорости продвижения кормораздатчика.

    Привод  кормораздатчика осуществлён двигателем постоянного тока, который легко поддаётся регулированию, например, путём изменения напряжения питания обмотки возбуждения.

    Структурная схема САР представлена на рисунке 4. Объект управления представляет собой апериодическое звено с запаздыванием.

    Входной сигнал преобразуется в напряжение U_зад,. которое в узле сравнения сравнивается с сигналом отрицательной ОС U, и величина рассогласования ΔU поступает на обмотку возбуждения двигателя постоянного тока. Это приводит к изменению скорости передвижения кормораздатчика относительно кормушек. Количество поступающего корма в кормушки изменится в сторону увеличения или уменьшения, поскольку расход кормовой смеси в кормораздатчике постоянен.

    Рисунок 4 – Структурная схема мобильного кормораздатчика

Uзад - уровень напряжения (заданное значение регулируемой величины);

U - уровень напряжения действительный (текущее значение регулируемой величины);

DU - результат сравнения; n - скорость перемещения кормораздатчика;

    G - расход кормовой смеси.

 

3. Выбор аппаратуры и оборудования

 

    1) тензодатчики для измерения давления  корма на дно кормушки. Выберем тензодатчик Т24А. Он представляет собой датчик категории "Single Point" или "датчик-платформа" из алюминиевого сплава. Обладает уникальным свойством — нечувствительностью к смещению линии действия силы.

    Этот  тензодатчик представляет собой консольную балку изгиба типа "параллелограмм". Это свойство и низкопрофильная конструкция позволяет использовать один датчик вместо четырех при изготовлении платформенных весов, лотковых расходомеров для сыпучих продуктов, подвески малых бункеров, дозаторов и т.п.

    

    При изготовлении датчиков используются тензорезисторы, микропровод, клей, герметик и регулировочные резисторы лучших мировых производителей.

    Датчик выпускается в двух модификациях, отличающихся наибольшим пределом измерения, габаритными и присоединительными размерами.

    Степень защиты оболочкой по ГОСТ 14254: IP 66.

 

 Габаритные размеры: 

  

   Схема подключения 

 

    2) Исполнительный механизм

    Для привода кормораздатчика используем двигатель постоянного тока с независимой обмоткой возбуждения серии 4ПП.

    Питание двигателя осуществляется через  мощный  выпрямитель, к которому будет возможно подключить дополнительные потребители электрической энегии. Для реализации этой цели можно выбрать выпрямитель серии ТПП 1. Выпрямитель ТПП 1 является статическим устройством преобразования переменного тока в постоянный и предназначены для питания якорных цепей машин постоянного тока, автоматического электропривода. Выпрямители выполнены на базе таблеточных тиристоров Т2-800, Т 1000 и силовых полупроводниковых приборов единой унифицированной серии (СПП EУC) с применением нового трансформаторного оборудования и защитной аппаратуры.

 

    4. Выбор закона регулирования САР

 

    Выбор типа регулятора для регулирования технологического процесса следует проводить на основании результатов совместного исследования статических и динамических характеристик регулируемого объекта и регулятора. По условию курсового проекта параметры статических и динамических характеристик даны: 

    Исходные  данные:

    Постоянная  времени: Т_Об = 4,0 сек.

    Время запаздывания: τ_об = 1,9 сек.

    Коэффициент усиления: К_об = 1,7 (кг/м)/(м/сек.)

    Регулирующее  воздействие: В = 0,07 м/сек.

    Задание регулируемого параметра: G = 1,5 кг/м

    Номинальное значение регулируемого параметра: v = 0,9 м/сек.  

    Требования, предъявляемые к CAP:

    Допустимое  динамическое отклонение: G_доп. =0,07 кг/м

    Допустимая  статическая ошибка: G_cт = 0,04 кг/ 

    4.1 Первым этапом этой работы является определение характера работы регулятора на основании величины отношения времени запаздывания к постоянной времени объекта (t /Т). При этом:

    при t /Т < 0,2 выбирается регулятор релейного действия: