Автоматизация поточно транспортных систем

| Вниз | На главную

Проектирование систем автоматизации поточно-транспортных установок

Поточно-транспортные системы (ПТС) применяются на складах инертных заполнителей и цемента, на дробильно-сортировочных узлах и других установках. Проектируемые системы автоматического управления поточно-транспортными установками должны удовлетворять следующим основным требованиям:
1. Все механизмы ПТС должны быть сблокированы между собой таким
образом, чтобы обеспечивалась определенная последовательность их пуска и ос
танова.
2. Должно предусматриваться как местное, так и централизованное управле
ние ПТС. Централизованное управление с диспетчерского пункта может быть ав
томатическим и дистанционным сблокированным. Местное управление ПТС может быть сблокированным (для наладочных работ) и деблокированным (для ремонтного опробования отдельных механизмов).
З. В помещении центрального операторного пункта должна располагаться аппаратура управления и контроля, пульт и мнемосхема технологического процесса и ПТС.
4. Пуску ПТС должна предшествовать звуковая предпусковая сигнализация определенной продолжительности, к0нтр0лируемая п0средств0м реле времени. Только поистечении выдержки времени реле может начаться пуск первого двигателя ПТС.
Автоматический пуск ПТС с центрального пульта обычно предусматривают в порядке, обратном потоку материала, но иногда для интенсификации пуск про-ектируют по направлению грузопотока.
6. Автоматический пуск ПТС может быть одновременным (залповым) и рассредоточенным. При залповом пуске двигатели включаются один за другим без выдержки времени. При этом блокконтактами включившегося двигателя за-мыкается цепь магнитного пускателя последующего двигателя (в соответствии с принятыми блокировочными зависимостями). Такой пуск считается допустимым в том случае, когда общая мощность включаемых двигателей не превышает примерно одной трети мощности питающего трансформатора.
Так как время срабатывания магнитных пускателей незначительно (около 0,1 с), то при залповом пуске ПТС происходит практически одновременное включение всех двигателей ПТС или отдельного участка с суммированием пусковых токов двигателей. Это усложняет селективность защиты двигателей и при малой мощности трансформатора вызывает недопустимые падения напряжения в сети.
При рассредоточенном пуске последующий двигатель включается после затухания пусковых токов предыдущего двигателя. Рассредоточение пуска двигателей наиболее часто производится при помощи реле скорости, которые устанавливаются на конвейерах, Их срабатывание служит также показателем исправности транспортерной ленты. Для рассредоточения могут применяться также реле времени (с выдержкой времени в 2—6 с), специальные пульс-пары или промежуточные реле.

  1. Блокировочные зависимости должны быть такими, чтобы при аварийном отключении одного из двигателей прекращали работу механизмы, подающие материал на остановившийся конвейер, но продолжали бы работать механизмы ПТС, на которые остановившийся конвейер подавал материал.
  2. При нормальном останове все звенья ПТС должны быть разгружены для облегчения последующего пуска системы.
  3. Для экстренного останова ПТС с любой точки ее вдоль всей конвейерной линии протягивается тросе, соединенный с отключающим (аварийным) устройством (например, с конечным выключателем). При его натяжении происходит срабатывание конечного выключателя и отключение аварийного участка.

10. Выбор режимов управления (автоматического, дистанционного, мест
ного) производится переключателем режима работы (ПРР). Он может быть один
для всего участка — если он небольшой и технологическая схема проста. При
большом числе механизмов и сложных технологических схемах предпочтитель
нее применять индивидуальные избиратели управления для каждого механизма,
которые устанавливаются на блоках управления этими механизмами.
Системы управления могут комплектоваться из аппаратуры на напряжения 127 и 220 В переменного тока и телефонной аппаратуры напряжением 60 В, рассчитанной на коммутацию небольших токов. Это значительно уменьшает сечение проводов.
На предприятиях строительной промышленности применяется, как правило, аппаратура напряжением 220 В. Цепи управления могут быть общими и индивидуальными. При общих цепях управления, питающихся от отдельного автомата, невозможно осуществлять местное управление двигателями. В схемах с индивидуальными цепями управления катушки магнитных пускателей питаются от одной из фаз электродвигателя. Эти схемы получили наибольшее распространение. В ПТС с неразветвленными простыми технологическими схемами целесообразны индивидуальные схемы питания.
В автоматизированных системах управления ПТС применяются следующие виды контроля:

  1. Сигнализация на мнемосхему центрального пульта управления о работе отдельных конвейеров. Эти сигналы обычно получаются от блок-контактов соответствующих пускателей.
  2. Контроль целости ленты, положения ленты на роликоопорах, наличия материала на ленте и количества материала, прошедшего по конвейеру. Сигналы при этих видах контроля получают от датчиков, связанных с приводным барабаном конвейера или подвижной опорой весового конвейера:

3. Контроль заполнения пересыпных устройств производится в местах
пересыпки с одного конвейера на другой.
Для предупреждения переполнения небольших по объему пересыпных устройств применяют автоматический контроль уровня. По достижении материалом контролируемого уровня реле включает реле времени, которое без выдержки времени включает электромагнит вибратора, а по истечении выдержки времени (если уровень материала под действием вибратора не понизится) отключает подающий конвейер.

Проектирование систем автоматизации складов инертных заполнителей
На склады заводов строительной промышленности инертные заполнители и цемент поступают в вагонах и автомашинах. Вагоны с инертными заполнителями разгружаются подвижными или стационарными разгружателями, а цемент — при помощи сжатого воздуха. Из транспортных средств материалы поступают в приемные бункеры / (рис. 1). Из них по системе конвейеров 1-3 они подаются на склад II, где при помощи сбрасывающей тележки 6 распределяются по отсекам склада. Со склада заполнителей конвейерами 4, 5 материалы подаются в расходные бункеры IIIбетоносмесительного узла. По отсекам расходных бункеров материалы распределяются поворотными воронками 7 и 8 и перекидными шиберами 9. Из приведенной технологической схемы видно, что автоматизация складов заключается в автоматизации поточно-транспортных систем с тремя участками: / -приемных бункеров; // — склада и III- расходных бункеров.
Помимо рассмотренных выше требований, предъявляемых к автоматизированным ПТС, при проектировании складов должны предусматриваться: а) система автоматического подогрева для предотвращения смерзания материалов в зимнее время; б) система автоматизации процесса разгрузки цемента; в)узлы автоматизированного управления отдельными механизмами — дистанционного управления разгружателями, разгрузочной тележкой, поворотными воронками, затворами бункеров и г) система контроля уровня материалов в бункерах.

Рис. 1. Технологическая схема склада инертных заполнителей завода
железобетонных изделий.

При проектировании системы автоматизированного управления складами стремятся сосредоточить управление в одном месте. В крайнем случае предусматривают два пункта управления: один оператор управляет первым участком, включающим ПТС до раздаточных бункеров, а второй оператор управляет механизмами раздаточных бункеров. В этом случае первый оператор наблюдает за
разгрузкой железнодорожных вагонов и их передвижением, выбирает отсек склада, куда должен поступать материал, дистанционно устанавливает разгрузочную тележку и после предпускового сигнала включает первый участок подачи материалов на склад.
Оператор второго участка управляет механизмами подачи материалов со склада на раздаточные бункеры и механизмами поворотных воронок, а также следит за наличием материалов в бункерах (по указателям уровня). В зимний период он контролирует температуру заполнителей. Пар для подогрева подается в регистры через электромагнитные вентили. Система регулирования двухпозиционная (вентиль открыт — вентиль закрыт). Управление вентилями производится импульсами от контактных термометров, которые устанавливаются в каждом отсеке. Система должна отключать подачу пара при снижении уровня материала ниже заданного. Импульс для этой цели можно получить от дополнительного указателя уровня.
Следует предусматривать визуальный контроль температуры заполнителей при помощи вторых термометров сопротивления, устанавливаемых в каждом отсеке.
Контроль расхода и давления пара может производиться при помощи самопишущего дифманометра — расходомера с одновременной записью давления.
Управление затворами обычно производится при помощи электромагнитных приводов. При проектировании необходимо предусматривать конечные выключатели, контролирующие положение затворов при помощи световых сигналов, которые выводятся на мнемосхемы. Последние отображают схемы технологического процесса, устанавливаются у пультов управления операторов и облегчают контроль за ходом технологического процесса.
Проектирование систем автоматизации складов цемента
На складах цемента широко применяется пневматический транспорт. Технологическая схема склада цемента приведена на рис. 2. Из железнодорожных вагонов или цементовозов цемент разных марок поступает в силосы / приобъектных складов. Каждый силос оборудован донными разгружателями 18Р—25Р с электропневматическим управлением. Из силосов склада через донные разгружатели 18Р—25Р цемент шнеками с приводами 16Д и 17Д подается в промежуточный бункер //. Из него цемент под действием собственной массы поступает в приемные воронки и при открытых шиберах 14С или 15С быстроходными напорными шнеками подается в смесительные камеры насосов 12Д или 13Д. Шнек имеет переменный шаг, уменьшающийся по направлению движения материала, что необходимо для создания пылевой пробки, предотвращающей прорыв сжатого воздуха из смесительной камеры.
Сжатый воздух через краны 1 ОС или 11С подается в нижнюю часть смесительной камеры и, перемешиваясь с материалом, транспортирует его по трубо-
проводам к циклонам IIIбетонного узла. Из циклонов цемент шнеками 5Д или 6Д при открытом одном из затворов (1С, 2С, ЗС или 4С) поступает в соответствующий бункер IV.
Приобъектные склады цемента имеют две секции бункеров рабочую и запасную.
В соответствии с технологической схемой предусматривается следующий порядок пуска механизмов: сначала включаются донные разгружатели 18Р или 19Р, 20Р или 21Р, 22Р или 23Р, 24Р или 25Р, затем включается шнек 16Д или 17Д, подающий цемент в промежуточный бункер из силосов склада цемента. При подаче цемента из промежуточных в расходные бункеры последовательно включают: пневмоцилиндр шибера 14С или 15С, пневмовинтовой насос 12Д или 13Д, пневмоцилиндр крана воздуха ЮС или 11 С, шибер 9С, циклон 7Д или 8Д, шнек 5Д или 6Д, пневмоцилиндр шибера 1С, 2С, ЗС или 4С.
Система управления складов должна предусматривать возможность загрузки и разгрузки силосов и возможность передачи цемента из одного силоса в другой.

Рис. 2. Технологическая схема склада цемента завода железобетонных изделий.

При разработке проекта системы автоматизации склада цемента необходимо:

  • в цементных силосах, промежуточных и расходных бункерах предусмотреть установку уровнемеров с подачей от них сигналов на мнемосхемы;
  • контролировать положение шиберов и кранов (конечными выключателями) с выводами сигналов на мнемосхему;
  • предусмотреть датчики закупорки шнеков;
  • предусмотреть манометры на трубопроводах сжатого воздуха;
  • разработать блокировочные связи ПТС склада цемента, предпусковую сигнализацию с выдержкой времени перед включением механизмов;
  • предусмотреть возможность продувки транспортных трубопроводов перед включением пневмонасосов. Продувка производится как перед началом подачи материала, так и после останова всех механизмов;
  • предусмотреть аварийный останов пневмовинтового насоса при длительном повышении тока двигателя насоса, останове предыдущих по пуску механиз мов, образовании цементной пробки в трубопроводах и снижении давления сжатого воздуха. Известен серийно выпускаемый комплекс технологического оборудования к складам цемен та, предназначенный для приема цемента из транспортных средств и подачи его пневмотранс портом в расходные бункеры. Комплекс (рис. 3) состоит из силоса /, камерного насоса 6, приемного устройства 5, аэрирующего устройства 7, цементопроводов 8, аэрожелобов 2, соединяющих силосы, пневмораспределительных кранов 3 и воздухопроводов 4. Он легко привязывается к существующему оборудованию бетоносмесительных узлов при помощи трубопроводов.

Рис. 3. Схема склада для приема цемента из транспортныхсредств.

Работой комплекса можно управлять как с отдельного пульта (при наладке), так и дистанционно, из помещения управления бетоносмесительной установкой (при автоматизированном режиме работы).
С пульта управления краном 3 подключается тот силос, из которого будет забираться цемент или куда он будет подаваться. Из другого силоса или из приемного устройства 5 цемент через аэрирующее устройство 7 по аэрожелобу 2 поступает в камерный насос б, После наполнения его закрывается загрузочное устройство, а пневмораспределительный кран камерного насоса переключает в него подачу воздуха. Давление в насосе поднимается до (7 — 9)х 104 Н/м2, и осуществляется выгрузка цемента по цементопроводу из камерного насоса в расходный бункер или силос. По мере опорожнения насоса давление в системе падает, датчиком давления включается управляющее реле, и вся система возвращается в исходное положение. Цикл повторяется автоматически.
Установка такого типа может быть рекомендована для применения на небольших предприятиях.
Для перевозки цемента разработана установка автоматической загрузки транспортных средств (рис. 4).
Она состоит из весов /, универсального циферблатного указателя 3 с подвижным диском, автоматического арретира 2, загрузочного хобота 8 с затвором 6, датчиков 7, пультов управления 4 и 5 и устройства для отсоса запыленного воздуха (на рисунке не показано).
При загрузке шофер устанавливает цементовоз на весовую платформу и с помощью выносного пульта 5 заводит конец хобота в горловину машины. При правильной установке хобота весы разарретируются. При нажатии шофером пусковой кнопки стрелка и поворотный диск поворачиваются на угол, соответствующий массе цементовоза. Начинается его загрузка. При полной загрузке цементовоза затвор 6 автоматически закрывается и включается тельфер подъема хобота. Весы арретируются, и включается светофор, разрешающий выезд цементовозу. На счетчике числа загруженных машин данного типа прибавляется единица.

Рис. 4. Схема установки для загрузки цементовозов. Рассмотренные установки вошли в типовые проекты складов заводов строительной промышленности.

Проектирование систем комплексной автоматизации бетоносмесительных цехов
Система комплексной автоматизации процессов приготовления бетонной смеси должна охватывать следующие технологические процессы:
1) контроль уровня материалов в расходных бункерах;
2)автоматическое дозирование компонентов бетонной смеси;
3)программное управление работой бетономешалок;
4) управление выдачей бетона.
Система должна обеспечить дистанционный контроль всех операций и сигнализацию при нарушении хода технологического процесса. На рис. 5 приведена технологическая схема типового бетону смесительного узла. Система комплексной автоматизации бетоносмесительных узлов включает: контроль верхнего и нижнего уровней расходных бункеров 1-7, управление механизмами дозаторов 9-12, перекидным шибером 16, бетономешалками 15 и 17, накопительным бункером 20 и загрузкой бетоновоза 19.
Расходные бункеры инертных заполнителей /, 2, 5 и 6 оборудуются вибраторами, а бункеры цемента 3 и 4, кроме того, и аэрирующими устройствами. Контроль заполнения бункеров осуществляется сигнализаторами верхнего (21) и нижнего (22) уровней. Расходный бункер (емкость) 7 служит для воды.
В рассматриваемой схеме применены двухфракционные порционные дозаторы с циферблатными указателями, задающими стрелками и электронными бесконтактными датчиками положения стрелки весового указателя.

Рис. 5. Технологическая схема типового бетоносмесительного узла.

Для очистки стенок ковша дозатора от налипшего материала на нем устанавливаются малогабаритные пневмовибраторы (на схеме не показаны), а в схему автоматики вводится реле времени. Если после открытия затвора ковша дозатора стрелка не возвращается на нуль, то через 10 с реле времени включает пневмовибраторы. Все исполнительные механизмы затворов, заслонок и днищ снабжены датчиками положения.
Дозирование всех компонентов смеси начинается одновременно, после закрытия затворов весовых ковшей. Одновременно с дозированием смеси для загрузки одной бетономешалки производится перестановка шибера. В это время во второй бетономешалке производится перемешивание смеси.
Из накопительного бункера 20 бетон выдается в бетоновоз 19.
В схемах управления механизмами транспортирования материалов, поступающих в расходные бункеры, предусматривается предпусковая сигнализация и возможность останова системы с любого места при аварии на потоке.
Окончание подачи материалов производится по сигналу указателя верхнего уровня 21. При этом включается реле времени. По окончании выдержки времени происходит переключение заслонок и включение оборудования под загрузку бункера другой производственной линии.
Контроль целости ленты и скорости работы транспортеров осуществляется посредством реле скорости.
Рассмотрим принципы проектирования систем автоматизации контроля уровня в расходных бункерах, управления поворотной воронкой, процессов дозирования и перемешивания в бетоносмесительных цехах.
Контроль уровня материалов в расходных бункерах. В типовых проектах для контроля заполнения в бункерах цемента предусматривается установка двух указателей уровня: верхнего (УВ) и нижнего (УН). Для бункеров заполнителей иногда предусматривается установка только одного указателя уровня (У). Это будет какой-то достаточный уровень материала. Указатели уровня обычно предусматриваются одного типа.
Принципиальная электрическая схема управления заполнением бункеров и поворотной воронкой приведена на рис. 6.
В соответствии с типовым проектом пусть будет предусмотрено шесть бункеров для инертных заполнителей и одним указателем уровня в каждом из них (1У, 2У, ЗУ, 4У, 5У и 6У) и два бункера для цемента с двумя указателями уровня в каждом бункере (7УВ, 7УН, 8УВ и 8УН). При снижении уровня материала ниже указателя замыкается контакт указателя уровня (УВ, УН или У). При этом у оператора надбункерного отделения загорается сигнальная лампа У (1-6), УВ (7-8) или УН (7-8) и получает питание реле соответствующего указателя уровня РУ (1 -6), РУВ (7-8) или РУН (7-8). На рис. 6 для упрощения параллельно включаемые реле и лампы показаны условно одной линией.
Реле указателей уровня, получив питание, через промежуточное реле РП включает звуковой сигнал Зв. Оператором звуковой сигнал может быть снят, но световой сигнал остается включенным и снимается автоматически, при изменении уровня материала в бункере.
В типовых проектах, предусматривающих заполнение шести отсеков бункера инертных заполнителей в одной секции растворного узла, применяется поворотная воронка с электрическим или электропневматическим приводом. При опорожнении одного из шести отсеков бункера инертных заполнителей замкнувшимся контактом указателя уровня этого отсека У(1—6) запитывается реле соответствующего указателя уровня РУ(1—6). Замкнувший контакт одного из этих реле включает: промежуточное реле 1РР1, размножитель его контактов 1Р1 и электромагнит привода воронки 1ЭПВ.
После включения 1ЭПВ шток пневмоцилиндра привода воронки движется вперед и поворачивает воронку на один шаг. Если движение воронки началось с нулевого положения к течке первого бункера (или отсека), то в конце хода вперед шток нажимает на рычаг конечного выключателя 1ВКВ. Разомкнувшимся контактом последнего снимается напряжение реле 1Р1 и электромагнита 1ЭПВ. Шток цилиндра делает ход назад. При этом разомкнётся контакт 1ВКВ. В конце хода назад шток замыкает контакт 1ВКН. Это вызывает возбуждение реле 1Р1 и электромагнита 1ЭПВ. Воронка поворачивается еще на один ход. Так поворот воронки продолжается до тех пор, пока она не дойдет до опорожненного бункера. В этом случае замкнется один из шести конечных выключателей 1ВК (1—6) и через него получит питание первая обмотка двухобмоточного реле 1Р2. Разомкнувшийся контакт 1Р2 прекратит дальнейшую подачу напряжения на реле 1Р1 и электромагнит 13ПВ. Поворотная воронка остановится.

После включения оператором конвейера и виброзатвора питателя материал начинает поступать в бункер. По достижении материалом заданного уровня соответствующий указатель уровня У(1—6) разорвет свой контакт. Реле указателя уровня потеряет питание. Это снимет напряжение с реле 1Р2, 1РР1, 1РВ и реле затвора РЗ. Последнее отключает вибролотковый питатель, поступление материала на ленту прекращается. По истечении выдержки времени, достаточной для полного схода материала, находящегося на ленте, контакт реле 1РВ замкнется и включит вторую обмотку реле 1Р2. Якорь этого реле меняет положение и производит переключение контакторов реле. Конвейер останавливается. Если к этому времени опорожнится какой-либо другой бункер, то реле 1РР1 включится и поворотная воронка начнет перемещаться до течки опорожненного бункера.

Рис. 6. Принципиальная электрическая схема управления заполнением бункеров и поворотной воронкой.

Правила чтения и выполнения принципиальных схем автоматизации

Принципиальные схемы — детализированный вид графического описания,
предназначенный для описания конструкции порядка работы и устройства системы объекта или прибора.
Определяется по энергетическому принципу формирования сигнала.
Виды: электрические, гидравлические, пневматические, кинематические и
т.д..
По степени расшифровки бывают: общие, блочные, блочномодульные, и
детализированные.
Выполняются в виде условных обозначений, принятых для конкретного эне-
ргетического вида сигнала.

Буквенно-условные обозначения.
Выполняются в виде латинских заглавных букв и арабских цифр.
HLB 1.2.14
1 2 3

1- группа элементов (Н – сигнальная группа)
2- тип элемента его назначения ( L — лампа)
3- дополнит. Обозначение (В — цвет)
Цвета:
R — Красный
W — Белый
G — Зелёный
B — Голубой
F — Жёлтый или оранжевый.
Группы:
А — функциональный элемент сложной конфигурации, модульные блоки, регуляторы, вычислит, устройства…..

В- датчики, первичные преобразователи
BK- тепловые датчики
BT- временные
BB- электромагнитные
BP- давления
BS- скорости
BR- излучения

C- конденсаторы

D- Интегральные микросхемы
DD- дискретные, цифровые микросхемы
DA- аналоговые микросхемы
DS-устройства памяти
F- Устройства защиты
FU- плавкий предохранитель
FS- защитный выключатель

E- Силовые устройства
EL- осветительная лампа
EK- электронагреватель

H- Сигнальное устройство
HL- сигнальная лампа
HA- звуковая сигнализация
HG- символьная индикация

G- Источник питания
GG- аккумуляторная батарея
GM- генератор

K- Контактные устройства
KT- реле времени
KK- тепловое
KA- токовое
KV- напряжения
KM- силовое

P- Измерительные приборы
PA- амперметр
PV-вольтметр
PW- ваттметр
PH- частотомер
PT- хронометр
PK- термометр

M- Электродвигатели

L- Индуктивность

R- Сопротивление

S- Выключатели
SB- кнопки
SA- выключатели
SQ- конечные выключатели
SF- автоматические выключатели

T- Трансформаторы
TA- трансформатор тока
TV- трансформатор напряжения
TS- Стабилизатор

V- Полупроводниковые элементы
VD- диоды и стабилитроны
VT- транзисторы
VS- Тиристоры
VL – светодиод.

Y- Элемент с силовым приводом
YB- электромагнит
YS- электромагнитная

Q- Силовая высоковольтная защита

W- Высокочастотные элементы

U- Устройство связи

Z- Фильтры

X- разъёмные контакты
XS- вилка
XT- розетка

Условные обозначения элементов.

Размеры условных обозначений строго стандартизированы, не масштабируются, не применяются в зависимости от размера чертежа.

1) Резисторы и сопротивления.

2) Диоды

3) Конденсаторы

4) Интегральные микросхемы

5) Радиолампы ЭВЛ

6) Аппаратура с катушками и обмотками

7) Двигатели
8) Фотоэлементы

9) Контакты, реле, переключатели.

Последовательность составления, чтения и выполнения принципиальных схем автоматизации.

Выбор вида принципиальной схемы, совмещенная, раз , элементная, общая, блочно-модульная и т.д. зависит от конкретных условий, назначения данной схемы и необходимой степени расшифровки применяемых блоков.
При выполнении схем рекомендуется строгое соблюдение требований стандартов по размерам и изображениям условных обозначений.
Исключение составляют обозначения модулей и блоков, которые можно выполнять в виде условных прямоугольников, но желательно с целью удобства чтения изображать в виде задних клемных колодок.
Правила и рекомендации в выполнении схем:
1. Последовательность выполнения схемы на поле чертежа ведется от первичного преобразователя к исполнительной части – сверху вниз и слева направо или по часовой стрелке.
2. Размещение блоков, модулей и элементов на схеме предпочтительно выполнять с учетом равномерности и минимального расстояния соединительных линий, проводов.
3. выполнение соединительных линий осуществляется строго вертикально и горизонтально с расстояниями между линиями: по вертикали – минимум 5 мм, по горизонтали – минимум 3 мм.
СХЕМА НА БАЗЕ АНАЛОГОВЫХ, ЛОКАЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

СХЕМА МИКРОПРОЦЕССОРНОГО КОНТРОЛЯ УПРАВЛЕНИЯ.

Автоматизация поточно-транспортной системы



Автоматическое управление конвейерами возможно при устойчивом питании электроэнергией, исправном состоянии электросилового оборудования, всасывающих и напорных линий, арматуры, линий управления, сигнализации и электропитания.

Надежность работы конвейерных линий обеспечивается наличием резерва производительности и мощности. Непрерывность электроснабжения и простота схемы коммуникаций дает возможность в короткий срок с минимальным числом операций восстановить нормальный режим работы.

В статье рассмотрены преимущества использования автоматизированных частотнорегулируемых электроприводов на конвейерной линии Нурказганского подземного рудника. Также решения по структуре системы, подсистем, средствам и способам связи для информационного обмена между компонентами системы и техническому обеспечению. Также приведен пример реализации конвейерной линии с автоматизированным частотно-регулируемым электроприводом на Нурказганском подземном руднике.

Ключевые слова: автоматический выключатель, рудник, конвейер, электродвигатель, лента, напряжение постоянного тока, напряжение переменного тока, электропривод, частотное регулирование.

Принято считать, что впервые конвейерный метод производства запустил Генри Форд в 1913г в автомобильной промышленности. Сначала конвейерную сборку применили к генератору и двигателю, а затем к шасси (время сборки сократилось вдвое). Результатом данной инновации стало сокращение времени сборки автомобиля (модели Т) с 12 часов до 2-х (это произошло в течении нескольких месяцев), что позволило снизить его себестоимость и сделать его самым популярным автомобилей в США.

Помимо повышения эффективности производства за счет стандартизации операций и углубления разделения труда (фордизм), конвейерный метод производства позволил Генри Форду сильно сэкономить на обучении работников (и на квалифицированных работниках). Например, сборка двигателя раньше требовала от работника довольно высокой квалификации. После того, как процесс сборки двигателя разделили на 84 операции, каждую из которых выполнял отдельный рабочий, какие-то специальные знания от персонала уже не требовались. Каждый рабочий осваивал одну операцию и оттачивал ее выполнение до автоматизма. .

Конвейерная линия для выдачи руды с горизонта +95 м находится на подземном руднике «Нурказган», структурного подразделения «КарагандаЦветМет» ТОО «Корпорация Казахмыс». И состоит из: удлинения магистральный конвейер № 1 ≈ 400 м, строящегося магистральный конвейер № 2 длиной ≈ 450 м, участковый конвейер № 3 ≈ 250 м, блоковый конвейер № 2 ≈ 150 м (данные взяты из проекта предоставленного ГПИ). Напряжение питания 3-х фазное 0,4 кВ, сеть с изолированной нейтралью. В качестве приводов конвейеров используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором с самовентиляцией. На магистральный конвейер № 2 установлены два асинхронных двигателя с короткозамкнутым ротором мощностью 355 кВт, мощность электропривода участкового конвейера № 3 равна 355 кВт, БК № 2 равна 355 кВт. На каждом конвейере установлены натяжные станции с электроприводом лебедки, мощностью 18,5 кВт на магистральном № 2 и 11 кВт на участковом № 3 и блоковом конвейере № 2. Время работы оборудования принято 24 часа в сутки.

Система автоматизированного управления (далее САУ) поточно-транспортной системы разделена на три идентичных локальных подсистемы:

  1. САУ конвейерной линии магистрального конвейера № 2;
  2. САУ конвейерной линии участкового конвейера № 3;
  3. САУ конвейерной линии блокового конвейера № 2.

Центральным звеном САУ конвейерной линии является электропомещение системы управления с системой кондиционирования и пожаротушения. В каждом электропомещении системы располагается шкаф управления с программируемым логическим контроллером, технические средства автоматики, преобразователь частоты, вводные автоматического выключателя, система стабилизации напряжения и трансформатор собственных нужд. Установка электропомещения осуществляется в подготовленные места с залитым фундаментом и обезопасенный от обвала кровли.

Для контроля натяжения конвейерной ленты использована система автоматизированного электропривода, с автоматическим поддержанием натяжения на магистрального конвейера № 2 и с ручным поддержанием на участкового конвейера № 3 и блокового конвейера № 2. Установка системы автоматизированного электропривода производится в непосредственной близости натяжной лебедки для удобства управления.

Автоматизированное рабочее место -машиниста конвейерной линии служит для местного управления конвейерной линией, а также для ввода и корректировки уставок. Машинист получает необходимую информацию о состоянии конвейерной линии с помощью графической панели оператора. Специализированное программное обеспечение позволяет: протоколировать действия машиниста, обеспечить защиту от несанкционированного доступа, архивировать аварии, выводить световую сигнализацию и прочие общеустановленные функции.

Для контроля уровня и забивки течки предусмотрен радарный уровнемер Vegapuls 68 фирмы Vega. Для защиты антенны датчика от налипания предусмотрена защитная крышка из ткани.

Для обеспечения аварийной остановки конвейерной линии использованы концевой тросовый выключатель из нержавеющей стали 440E-L22BNSM фирмы Allen-Bradley со всеми такелажными приспособлениями повышенной износостойкости.

Для обеспечения защиты от схода ленты использованы датчики Концевой схода ленты -2 устанавливаемые с двух сторон на приводных, хвостовых и обводных барабанах.

Рис. 1. Схема взаимодействия устройств системы

Основное назначение САУ ПТС — дистанционный контроль и автоматизированное управление технологическим процессом транспортировки руды, диспетчеризация технологических параметров этого процесса.

Структура комплекса технических средств САУ ПТС приведена в проекте ГПИ. Схема автоматизации конвейерной линии на рисунке 1.

Система выполнена с многоуровневой архитектурой построения, верхней частью которой является АРМ-оператора, средний — САУ КЛ и нижний — полевые средства КИП к каждому из конвейеров.

Нижний уровень:

Полевой уровень представлен датчиками, для преобразования технологических величин в стандартные сигналы тока и напряжения, а также исполнительными механизмами.

Датчики устанавливаются в непосредственной близости к местам отбора показаний для улучшения качества замеров. Далее датчики кабельными связями соединяется со средним уровнем системы.

Средний уровень:

На среднем уровне производится преобразование сигналов тока и напряжения в логические сигналы управления. При этом используется принцип однократного соединения сигнала с контроллером с последующим многократным использованием в логических цепях. Центральным элементом системы служат программируемые логические контроллеры (ПЛК) семейства FX3 с набором модулей ввода-вывода. Контроллеры обрабатывают полученные сигналы, и выдают управляющие воздействия на исполнительные механизмы согласно заложенным алгоритмам. Схема взаимодействия устройств системы показана на рисунке 3.1

С помощью ряда коммуникационных функций все ПЛК системы увязаны в единую цепь. Далее обработанные данные передаются на верхний уровень, АРМ-оператора.

Верхний уровень:

АРМ оператора предоставляет пользователю следующие возможности: отображение информации о протекании технологических процессов в реальном времени, состоянии оборудования, контроль поддержания требуемых параметров, работе автоматических устройств и выдачи информации для принятия решений по управлению технологическим оборудованием.

На видеокадрах мнемосхем, вызываемых на экраны дисплеев, отображаются:

‒ значения технологических параметров (в виде чисел, гистограмм, графических индикаторов;

‒ состояния механизмов (в графическом виде);

‒ состояния контуров регулирования (в графическом и текстовом виде, а также в виде трендов);

‒ сигнализация выхода за регламентные границы аналоговых параметров;

‒ тренды технологических параметров — групповые и одиночные.

Нижний уровень:

Полевой уровень представлен датчиками, для преобразования технологических величин в стандартные сигналы тока и напряжения, а также исполнительными механизмами.

Датчики устанавливаются в непосредственной близости к местам отбора показаний для улучшения качества замеров. Далее датчики кабельными связями соединяется со средним уровнем системы.

Средний уровень:

На среднем уровне производится преобразование сигналов тока и напряжения в логические сигналы управления. При этом используется принцип однократного соединения сигнала с контроллером с последующим многократным использованием в логических цепях. Центральным элементом системы служат программируемые логические контроллеры (ПЛК) семейства FX3 с набором модулей ввода-вывода. Контроллеры обрабатывают полученные сигналы, и выдают управляющие воздействия на исполнительные механизмы согласно заложенным алгоритмам. Схема взаимодействия устройств системы показана на рисунке 1.

С помощью ряда коммуникационных функций все ПЛК системы увязаны в единую цепь. Далее обработанные данные передаются на верхний уровень, АРМ-оператора.

Верхний уровень:

АРМ оператора предоставляет пользователю следующие возможности: отображение информации о протекании технологических процессов в реальном времени, состоянии оборудования, контроль поддержания требуемых параметров, работе автоматических устройств и выдачи информации для принятия решений по управлению технологическим оборудованием.

На видеокадрах мнемосхем, вызываемых на экраны дисплеев, отображаются:

‒ значения технологических параметров (в виде чисел, гистограмм, графических индикаторов;

‒ состояния механизмов (в графическом виде);

‒ состояния контуров регулирования (в графическом и текстовом виде, а также в виде трендов);

‒ сигнализация выхода за регламентные границы аналоговых параметров;

‒ тренды технологических параметров — групповые и одиночные.

Конечным этапом проекта было внедрение автоматизированной системы загрузки руды в мельнице на объекте для проведения исследования и апробации результатов.

В ходе пусконаладочных работ был произведен монтаж, установка основных элементов проекта и проверка работоспособности системы и блокировок. Проверка проводилась по этапам:

  1. Проверка работоспособности системы в ручном режиме;

‒ запуск конвейера с местного пульта управления;

‒ останов конвейера с местного пульта управления;

‒ запуск конвейера с центрального шкафа управления;

‒ останов конвейера с центрального шкафа управления;

‒ запуск питателя в прямом вращении с местного пульта;

‒ запуск питателя в обратном вращении с местного пульта;

‒ останов питателя с местного пульта;

‒ запуск питателя в прямом вращении со шкафа управления;

‒ запуск питателя в обратном вращении со шкафа управления;

‒ останов питателя со шкафа управления;

‒ произведена проверка ручного задание скорости питателей с HMI.

  1. Проверка защитных и технологических блокировок системы;

‒ останов конвейера от аварийной кнопки на пульте;

‒ останов всех конвейеров/питателей от аварийной кнопки на центральном шкафу;

‒ останов питателя от аварийной кнопки на пульте;

‒ останов конвейера при активации аварийных тросовых выключателей;

‒ останов питателя при активации аварийных тросовых выключателей;

‒ останов конвейера при активации концевого схода ленты;

‒ останов питателя при активации концевого схода ленты;

‒ останов конвейера при остановке соответствующей ему мельнице;

‒ останов питателя при остановке конвейера, на который он осуществляет подачу руды.

  1. Проверка системы в автоматическом режиме.

Результаты проверок приведены в таблице 1.

Таблица 1

Результаты наилучших экспериментов

Параметры ПИД

Результаты

Kp,%

Ti,сек

Td,сек

Kd,%

Тпп., Сек

Перерегулирование,%

Кол-во колебаний

Литература:

  1. Г.Форд. Моя жизнь мои, достижения. — 304 с. Издательство МИФ.2013
  2. Концевой выключатель / Сайт «ru.wikipedia.org». — Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/Концевой_выключатель
  3. Программируемые контроллеры Mitsubishi FX3U /Сайт «www.esspb.ru».–Режим доступа: http://www.esspb.ru/fx3u_controllers.html

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *