Циклические процессы. Дискретные системы автоматики

(см. лаб. раб. «Система программного управления с использованием КЭП»)

Циклический процесс – это технологический процесс, состоящий из определенного числа операций, периодически повторяющийся, причем последовательность и продолжительность операций не изменяется.

Режим работы, т.е. протекающая в данный момент операция определяется состоянием двух (реже более многопозиционных) исполнительных устройств (ИУ). При этом понятие ИУ рассматривается в широком смысле и включает в себя клапаны, задвижки, шиберы, насосы и различное оборудование. Будем считать, что новая операция начинается всякий раз, когда происходит изменение состояния хотя бы одного ИУ (открыт - закрыт, включен - выключен).

Например, в соответствии с технологической программой, цикл начинается с загрузки сырья в центрифугу, т.е. с момента перевода шибера ИУ-1 в положение "открыто". Причем двигатель ИУ-2 привода центрифуги работает непрерывно. Шибер ИУ-1 остается открытым все время загрузки , затем закрывается и остается в таком положении до конца цикла. По окончании фильтрации и отжима в момент времени выключается привод насоса ИУ-3, создающего давление масла, и одновременно открываются клапаны ИУ-4, ИУ-5, за счет чего осуществляется привод в движение ножа 1 для срезания осадка. В тот же момент времени включается двигатель ИУ-8, приводящий в движение вибратор 2, по которому ссыпается осадок, а также ИУ-9, приводящий в движение транспортер. В момент времени клапаны ИУ-4, ИУ-5 закрываются, а клапаны ИУ-6, ИУ-7 открываются, и осуществляется отвод ножа в исходное положение. Цикл заканчивается выключением насоса ИУ-3, вибратора ИУ-8 и транспортера ИУ-9.

Программу проведения таких процессов удобно представить в виде цикло граммы. Циклограмма, представляет собой графическое изображение циклического процесса.

Для автоматического управления циклическими процессами широкое применение нашли командные приборы. Под названием "командные приборы" объединяются приборы, изменяющие состояние ИУ по заданной программе.

Командные приборы различаются между собой в зависимости от числа управляемых ИУ, вида коммутирующих элементов (электрические, пневматические, гидравлические, механические), принципа сочетания отдельных узлов.

Командный прибор содержит узлы задания, выработки команд управления, коммутирующие элементы.

Принцип работы узла задания цикла определяется количеством управляющих ИУ. В простейших командных приборах (с числом управляемых ИУ не более 12) узел задания представляет собой кулачковое устройство. Узел задания служит для настройки прибора в соответствии с циклограммой. Это осуществляется непосредственно путем соответствующего смещения кулачков. Для управления сложными технологическими процессами (например, в реакторах) применяются электронные вычислительные машины с мнемосхемами, отображающими текущее состояние ИУ в технологическом процессе на каждый момент времени в течение цикла. В таком случае число управляющих ИУ значительно повышается (32 или 64), и циклограмма может задаваться программой ЭВМ. Так как программа представляется в двоичном коде, то узел задания состоит из считывающего устройства и преобразователя. В простейших приборах эти устройства отсутствуют.

Узел выработки команд управления в соответствии с циклограммой, введенной с помощью узла задания, выдает сигналы воздействий в нужные моменты времени на коммутирующие элементы.

Коммутирующие элементы в свою очередь служат для включения и выключения электрических и пневматических линий привода в действие ИУ. Коммутирующие элементы для электрических линий представляют собой контактные устройства, а для пневматических - золотниковые.

 

Назначение и конструкция командного электропневматического прибора (КЭП).

Прибор предназначен для регулирования во времени последовательности и продолжительности различных операций в технологических процессах по заданной циклограмме посредством подачи команд исполнительным механизмам. Он является 12-ти канальным, универсальным и может быть выполнен в нескольких вариантах. Варианты с соленоидом, дают им возможность дистанционного пуска прибора и его автоматического отключения в конце цикла. Для начала нового цикла должна быть подана команда извне от кнопочного или любого другого выключателя. Продолжительность цикла работы прибора определяется временем вращения кулачкового вала (может варьировать от 30 с до 18 ч).

Прибор КЭП позволяет осуществлять циклическое выполнение операций, начиная с некоторого момента достижения определенного состояния в процессе. Например, если надо поддержать уровень в смесителе, куда в определенной последовательности подается ряд компонентов, по сигналу от чувствительного элемента уровня в смесителе, прибор КЭП-12у будет включаться и повторять циклы до тех пор, пока уровень не достигнет заданного предела. В этом случае прибор КЭП-12у предназначен для управления одиннадцатью ИУ (и одна цепь используется для дистанционного управления самим прибором).

Управляемые ИУ могут быть электрическими или пневматическими, в первом случае в приборе устанавливаются электрические контакты, во втором - пневматические золотники.

Основными элементами прибора являются распределительный валик, синхронный двигатель, храповой расцепляющий механизм и четырехступенчатая коробка передач, дающая возможность изменять время полного оборота валика и, следовательно, продолжительность цикла.

Прибор КЭП-12у монтируется на панели в вертикальном или горизонтальном положении так, чтобы распределительный (кулачковый) вал занимал горизонтальное положение. Внутри корпуса расположена плита, на которой смонтированы узлы при-бора (рис. 3): электродвигатель с коробкой скоростей 1, нижний колокол 2 (для настройки продолжительности цикла), распределительный валик 3 с кулачками 4, путевые выключатели 5, пневматические золотники 6, клеммный набор 7 с контактами 12, тумблер 8, соленоид 9, верхний колокол 10 (для настройки длительности операций). В работу прибор включается тумблером, электродвигатель 1 осуществляет привод распределительного вала через редуктор с постоянным передаточным числом, храповой расщепляющий механизм и четырехступенчатую коробку скоростей. С помощью скользящей шестерни 11 изменяется скорость вращения вала (время цикла) [3].

На распределительном валу имеются два вида кулачков, короткие и длинные. Следует иметь в виду, что для осуществления каждой отдельной операции надо иметь как минимум два кулачка.

Кулачки 4 закреплены в пазах распределительного вала 3 с помощью винтов. Короткий кулачок 4 замыкает с помощью путевого выключателя 5 электрические контакты 15. Длинный кулачок 4 размыкает контакты выключателя. Кулачки при вращении распределительного вала через путевые выключатели воздействуют в зависимости от типа прибора (электрический, пневматический или комбинированный) на электрические контакты или на поршни пневматических золотников. Пневматические золотники подают воздух на мембранные исполнительные механизмы, электрические контакты подают напряжение на электромагнитные клапаны, электродвигатели, электрические лампы и т.д.

Шкала нижнего колокола 2 разбита, на 100 делений для установки необходимого времени цикла нижний колокол поворачивают соответствующим делением против стрелки указателя. Настройка времени срабатывания для всех ИУ производится путем перестановки кулачков в пазах вала.

Настройка прибора КЭП-12у заключается в установке продолжительности времени цикла и времени срабатывания для отдельных операций.