Схема управления шибером добавок

Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Технологическая часть

2. Условия работы установки

3. Анализ исходной РКС и разделение её на функциональные узлы

4. Синтез структурных формул

5. Синтез промежуточной функциональной схемы

6. Обоснование выбора элементной базы

7. Разработка принципиальной схемы на бесконтактных логических элементах

8. Таблица перечня элементов разработанной схемы

9. Разработка программы для ПК на языке РКС

Заключение

Список использованных источников

ВВЕДЕНИЕ

В начале века доменные печи имели малый полезный объем, и нормальный процесс выплавки чугуна, как правило, обеспечивался ручным управлением загрузкой доменной печи, что определяло весьма низкую производительность труда в доменном производстве. Позднее доменное производство пошло по пути непрерывного увеличения полезного объема доменных печей.

До 1960 г. имели распространение доменные печи полезным объемом 1000, 1386, 1513, 1719 м³. В 1960 г., когда была введена в строй доменная печь с полезным объемом 2002 м³, Советский Союз занял первое место в мире по наибольшему полезному объему доменных печей. В 1964 г. на заводе Ильича вступила в строй крупнейшая в мире по тому времени доменная печь с полезным объемом 2300 м³; в 1967 г. на Криворожском заводе -- доменная печь 2700 м³; в 1971 г. на Западно-Сибирском металлургическом заводе -- доменная печь 3000 м³; в 1973 г. на Новолипецком металлургическом заводе -- доменная печь 3240 м³. В 1975 г. на Криворожском заводе начала действовать доменная печь-гигант 5000 м³.

Введение в действие доменных печей большого объема наряду с применением кислорода и природного газа позволило существенно увеличить темпы прироста чугуна, увеличить производительность труда и снизить капиталовложения на 1 т выплавляемого чугуна.

Непрерывное увеличение полезного объема доменных печей вызывает необходимость переработки и транспортировки все возрастающего количества сырых материалов, а это требует непрерывного совершенствования загрузочной системы доменной печи. Самым ответственным и сложным комплексом механизмов доменной печи является система загрузки печи. Развитию и совершенствованию этой системы уделялось и продолжает уделяться большое внимание.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Для выплавки чугуна в доменных печах требуются сырые материалы. Эти материалы, смешанные в определенной пропорции, загружают через засыпное устройство в верхнюю часть домны. Необходимый для горения воздух обычно в смеси с природным газом, нагретый до 900 - 1200 ⁰С и обогащенный кислородом, подается под давлением до 4 - 5 ат через фурмы. Выдача чугуна и шлака осуществляется через летки каждые 3 - 4 ч. У мощных доменных печей 2000 м³ и выше имеются две чугунные и две шлаковые летки (доменная печь 3240 м³ имеет три чугунные и одну шлаковую летки). Печи меньшего объема имеют одну чугунную и две шлаковые летки.

Поперечный разрез типовой доменной печи

Рис. 1

Для выплавки чугуна требуются следующие материалы:

руда, содержащая окись железа. Добытая руда обычно содержит мало железа (30 - 35%) и непосредственно в доменных печах не применяется. Руду подвергают дроблению, грохочению и промывке, в результате чего получается так называемый концентрат с содержанием 60 - 65% железа. Затем из концентрата с примесью марганцевой руды, известняка, колошниковой пыли, металлической стручки путем обжига в специальных печах получают агломерат. Применение агломерата повышает производительность доменных печей. Большой эффект дает использование окатышей -- окомкованных тонкой железной руды и концентрата;

флюсы, способствующие извлечению из чугуна посторонних примесей и понижению температуры плавления шлаков. В качестве флюсов применяют известняк или кварц;

кокс, применяемый в доменных печах в качестве топлива. Кокс получают на коксохимзаводе из каменного угля. Кроме кокса используется и природный газ.

Для выплавки чугуна в доменной печи, как уже говорилось, требуется большое количество сырых материалов. Так, для доменной печи полезным объемом 2700 м³ производительностью 4000 т чугуна в сутки необходимо подать в домну 7000 т офлюсованного агломерата и 2000 т кокса. Это количество материалов должно быть поднято на высоту более 80 м. Количество потребных материалов для всего доменного цеха увеличивается соответственно количеству доменных печей в цехе.

План доменного цеха

Рис.2

1 -доменные печи; 2 - наклонные мосты скиповых подъёмников; 3 - бункерная линия; 4 - рудные бункера; 5 - коксовые бункера; 6 - рудный кран рудного двора.

Выполнить такой объем погрузочных работ можно только при надлежащей механизации транспорта, четкой и безотказной работе отдельных узлов системы загрузки. Для создания бесперебойной работы доменного цеха требуется наличие определенного запаса сырых материалов, который в зависимости от удаленности источников снабжения сырьем (рудника, угольной шахты) должен соответствовать потребностям цеха в пределах от нескольких суток до полутора-двух месяцев. Запасы руды и флюсов хранятся на рудном дворе, а запасы угля - на угольном складе коксохимзавода. Вся полезная площадь рудного двора перекрывается мощным козловым грейферным краном - рудным перегружателем.

Если руда добывается в непосредственной близости от завода, то нет необходимости в больших запасах руды. В таком случае рудный двор обычно на заводе отсутствует, а руда от карьера поступает на обогатительную фабрику, откуда, обогащенная в виде агломерата, железнодорожными составами или ленточными транспортерами подается к рудным бункерам доменных печей. От рудных бункеров агломерат и от коксовых бункеров кокс поднимаются на верх доменной печи с помощью скипового подъемника. Бункера доменных печей, расположенные вдоль линии печей (см. рис. 2), представляют собой резервуары для хранения агломерата, флюсов и кокса.

Рудные бункера в количестве 15--21 на одну домну расположены по обе стороны бункерной линии. Коксовые бункера (два бункера на одну домну) расположены непосредственно над скиповой ямой по обе стороны подъемного моста (левый коксовый бункер и правый коксовый бункер, если смотреть на печь из скиповой ямы). Агломерат и флюсы забираются из рудных бункеров, взвешиваются, подаются к скиповой яме и загружаются в скип (в доменных печах полезным объемом менее 2000 м³) с помощью вагон-весов, которые курсируют вдоль бункерной линии. Затем груженый скип по команде машиниста вагон-весов скиповым подъемником поднимается на верх доменной печи для ее загрузки. В мощных доменных печах полезным объемом 2000 м³ и выше доставка рудных материалов от рудных бункеров к скипу предусматривается не вагон-весами, а транспортерами (непрерывная шихтоподача).

В доменных печах объемом 5000 м³ доставка как рудных материалов, так и топлива предусмотрена непосредственно на верх доменной печи с помощью транспортеров (скиповый подъемник отсутствует).

Транспортировка материалов от бункерной линии в доменную печь выполняется с помощью целого ряда механизмов, работающих в определенной последовательности и зависимости друг от друга. Совокупность этих механизмов и представляет собой систему загрузки доменной печи.

В эту систему входят следующие механизмы:

1) транспортерная непрерывная шихтоподача или вагон-весы;

2) коксопогрузочное устройство, состоящее из грохотов (правого и левого) и коксовых весов (правых и левых);

3) доменный подъемник;

4) вращающийся распределитель;

5) малый конус;

6) большой конус;

7) контрольные зонды;

8) уравнительные клапаны.

2. УСЛОВИЯ РАБОТЫ УСТАНОВКИ

Электропривод шибера добавок (1Ш). На рис. 3 представлена схема управления шибером добавок 1Ш. Основное требование шиберов к электроприводу - быстрый останов в конце перекидки. Это требование выполняется достаточно надёжно при использовании асинхронного двигателя со схемой электродинамического и механического торможения.

Схема управления шибером добавок 1Ш

электропривод шибер релейный контактный логический

Рис.3

В рассматриваемой схеме управления шибером применён нереверсивный привод. Перекидка шибера 1Ш в разные стороны с левой на правую и наоборот производится при одном и том же направлении вращения двигателя благодаря использованию соответствующей кинематической схемы привода.

На рис.3 представлена схема управления шибером добавок 1Ш. Для переброски шибера от правой воронки агломерата к левой производится воздействием на втягивающую катушку 1РП_1Вт реле с магнитным залипанием. Так как при этом контакт 1ВП₁ путевого выключателя замкнут, то с замыканием замыкающего контакта 1РП₁ включатся линейные контакторы 1КЛ₁, 1КЛ₂ двигателя шибера, а затем электромагнит тормоза 1ЭМ и реле 1РД получат питание. Двигатель начнёт поворачивать шибер. Когда шибер займёт положение загрузки левой воронки, то контакт 1ВП₁ конечного выключателя разомкнётся, контакторы 1КЛ₁, 1КЛ₂ потеряют питание и двигатель отсоединится от сети. После этого включится контактор 1КД, отключится электромагнитный тормоз 1ЭМ и двигатель под воздействием электрического и механического торможения быстро остановится. В положении шибера 1Ш для загрузки левой воронки замкнётся контакт 1ВП₃ конечного выключателя и подключится контактор 1КП₁. В результате этого напряжение с втягивающей катушки 1РП₁Вт будет снято и подано на осаживающую 1РП_1ОС, что приведёт реле 1РП₁ к исходному положению.

Пуск двигателя шибера добавок 1Ш для загрузки в правую воронку производится воздействием на втягивающую катушку 1РП_2Вт реле с магнитным залипанием. Так как в этом случае замкнут контакт 1ВП₂ путевого выключателя, то с замыканием контакта 1РП₂ вновь подключаются линейные контакторы 1КЛ₁,1КЛ₂ двигателя шибера, электромагнитный тормоз 1ЭМ и реле 1РД. Двигатель начнёт вращаться в том же направлении, поворачивая шибер в сторону правой воронки. Когда шибер займёт положение загрузки правой воронки, то контакт 1ВП₂ конечного выключателя разомкнётся, контакторы 1КЛ₁,1КЛ₂ потеряют питание и двигатель отсоединится от сети.

Перекидка шибера добавок 1Ш на левую воронку 1В возможна, если подано разрешение из схемы КД на погрузку левой воронки (замкнут контакт 8КП), нет перегона левого скипа (замкнут контакт 5КБР), закрыт затвор левой воронки 1В (замкнут контакт КЗЗ из схемы 1В), при загрузке добавок из бункеров левой стороны (замкнут контакт 1К₁ или 2К₁) не работает левый пластинчатый конвейер 1П (замкнут контакт КПВ из схемы 1П), а при загрузке добавок с бункеров правой стороны (замкнут контакт 3К₁) не работает правый пластинчатый конвейер 2П (замкнут контакт КПВ из схемы 2П).

Перекидка шибера 1Ш на правую воронку 2В возможна, если подано разрешение на погрузку правой воронки (замкнут контакт 9КП), нет перегона правого скипа (замкнут контакт 4КБР), закрыт затвор правой воронки 2В (замкнут контакт КЗЗ из схемы 2В), при загрузке добавок из бункеров левой стороны (замкнут контакт 1К₁ или 2К₁) не работает левый пластинчатый конвейер (замкнут контакт КПВ из схемы 1П), а при загрузке добавок с бункеров правой стороны не работает правый пластинчатый конвейер (замкнут контакт КПВ из схемы 2П). Перекидка шибера 1Ш начинается с замыкания контакта КПВ из схемы 1П или контакта КПВ из схемы 2П. Контакты КПВ замыкаются с выдержкой времени после остановки пластинчатого конвейера, равной уставке реле времени 1РВ из схемы 1П или 2П.

Схема шибера добавок 1Ш подаёт импульс на включение двигателя ленточного конвейера, устанавливает возможность открытия затвора левой воронки 1В при загрузке добавок в правую воронку или открытия затвора правой воронки 2В при загрузке добавок в левую, воздействует на схему КД для переключения контактора КБ.

3. АНАЛИЗ ИСХОДНОЙ РКС И РАЗДЕЛЕНИЕ ЕЁ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ

Релейно-контактные принципиальные электрические схемы управления содержат контакты и катушки электрических аппаратов, обмотки электрических машин, магнитных усилителей и т. п. На схеме можно выделить входные сигналы, выходные исполнительные элементы с контактами и промежуточные элементы со своими контактами . Через входные элементы в функциональную часть схемы управления подаются входные сигналы. Выходные сигналы поступают в исполнительные элементы непосредственно от выходных элементов или через промежуточные аппараты. Входные, промежуточные и выходные сигналы обозначаются так же, как контакты соответствующих элементов. Сигналы замыкающих контактов обозначаются в структурных формулах буквами без черточек над ними, а размыкающие - буквами с черточками. Работа по составлению структурных формул производится в два этапа.

Первый этап. В результате анализа релейно-контактной схемы и разделения ее на функциональные узлы производится подразделение всех действующих в схеме сигналов на входные, выходные и промежуточные. Каждому сигналу присваивается буквенное обозначение. При группировке сигналов каждому из них даются необходимые пояснения и для каждого указываются соответствующие буквенные обозначения, принятые в релейно-контактной схеме. Группировку и обозначение сигналов по релейно-контактной схеме рекомендуется производить в следующем порядке.

1. Выявить и обозначить все входные сигналы, к которым относятся сигналы от кнопок управления, дверных контактов, концевых и промежуточных выключателей, датчиков, контролирующих процесс, и т. п.

2. Произвести сокращение числа входных сигналов путем объединения ряда простых сигналов одним эквивалентным им сигналом. Так, например, при последовательном соединении нескольких контактов в блокировочной цепи их сигналы могут быть заменены одним эквивалентным сигналом, обозначающим конъюнкцию объединяемых сигналов, и т. п.

3. Выявить и сгруппировать все выходные сигналы, управляющие исполнительными элементами: контакторами, электромагнитами, соленоидами и т. п.

4. Выделить и сгруппировать все промежуточные сигналы, появляющиеся в результате срабатывания промежуточных элементов схемы. В большинстве случаев к промежуточным элементам относятся реле, размножающие сигналы, контакты которых включаются в цепи выходных элементов или других промежуточных элементов.

Промежуточные сигналы, в свою очередь, подразделить на сигналы без обратных связей и сигналы с обратными связями. Цепи сигналов без обратных связей содержат контакты только входных элементов. В цепях сигналов с обратными связями включены контакты элементов, управляемых этими сигналами, или других промежуточных или выходных элементов с обратными связями.

Второй этап. На втором этапе составления структурных формул производится запись алгебраических выражений, соответствующих цепям выходных и промежуточных переменных релейно-контактной схемы. Релейно-контактные схемы имеют в большинстве случаев последовательно-параллельную структуру функциональных узлов (схемы класса П). Алгебраические выражения для схем класса П записываются в нормальных формах (ДНФ и КНФ) или в скобочных формах. При наличии узлов с мостиковыми структурами соединения контактов, (схемы класса Н) для получения алгебраических выражений сигнала, идущего к определенному элементу, необходимо записывать структурные формулы для всех возможных цепей включения этого элемента. При этом в алгебраических выражениях могут появиться равносильные выражения, соответствующие так называемым «лишним цепям». При наличии в схеме функциональных узлов с мостиковыми соединениями контактов алгебраические - выражения также записываются в нормальных или скобочных формах.

По полученным структурным формулам может быть построена логическая схема из элементов И, ИЛИ, НЕ. Схемы этого типа не учитывают особенностей включения элементов конкретной унифицированной серии, однако, составление этих схем в процессе разработки проекта желательно для облегчения уяснения их работы.

После выбора серии бесконтактных логических элементов должны быть выполнены, преобразования, структурных формул с учетом выполняемых элементами логических функций и условий их включения.

По преобразованным структурным формулам производится построение принципиальной схемы из элементов выбранной серии. Структурные формулы предварительно группируются в соответствии с отдельными функциональными узлами релейно-контактной схемы. При проектировании бесконтактных управляющих логических устройств разделение схем на функциональные узлы является обязательным. Это необходимо для облегчения конструктивной разработки бесконтактных станций управления и их технического обслуживания в процессе эксплуатации.

Таким образом, рекомендуется следующий порядок составления алгебраических выражений:

составить алгебраические выражения для выходных сигналов;

составить алгебраические выражения для промежуточных сигналов без обратных связей;

составить алгебраические выражения для промежуточных сигналов с обратными связями;

в выражениях выходных сигналов и промежуточных сигналов с обратными связями заменить значения встречающихся промежуточных сигналов без обратных связей их выражениями через входные сигналы;

упростить полученные выражения, если это окажется возможным, на основе законов алгебры логики;

составить логическую схему управления из элементов, И, ИЛИ, НЕ, реализующих полученные выражения (не обязательно);

произвести преобразование структурных формул с учетом особенностей выбранной серии логических элементов;

произвести группировку преобразованных структурных формул по функциональным узлам схемы.

Группировка и обозначение сигналов

Входные сигналы схемы

b1 - сигнал о состоянии контакта КПВ, указывающий на работу левого пластинчатого конвейера 1П;

b2 - сигнал о состоянии контакта 1К_1, замкнут при отсутствии загрузки добавок из бункеров левой стороны КД;

b3 - сигнал о состоянии контакта 8КП, замкнутого при разрешении из схемы КД на погрузку левой воронки;

b4 - сигнал о состоянии контакта 5КБР, замкнутого при отсутствии перегона левого скипа;

b5 - сигнал о состоянии контакта КЗЗ, замкнутого при закрытой затворке левой воронки 1В;

b6 - сигнал о состоянии контакта КПВ, указывающий на работу правого пластинчатого конвейера 2П;

b7 - сигнал о состоянии контакта 3К₁, указывающий в замкнутом состоянии на загрузку добавок с бункеров правой стороны;

b8 - сигнал о состоянии контакта 2К₁, указывающий в замкнутом состоянии на загрузку добавок с бункеров левой стороны;

b9 - сигнал о состоянии контакта 9КП, замкнутого при наличии разрешения на погрузку правой воронки;

b10 - сигнал о состоянии контакта 4КБР, замкнутого при отсутствии перегона правого скипа.

Выходные сигналы схемы

р1 - сигнал на включение линейного контактора КЛ1, разрешающего пуск двигателя шибера добавок 1Ш для переброски его от правой воронки агломерата 2В на левую 1В;

р2 - сигнал на включение линейного контактора КЛ2, разрешающего пуск двигателя шибера добавок 1Ш для переброски его от левой воронки агломерата 1В на правую 2В;

Р7 - сигнал, при подаче которого появляется напряжение на осаживающей катушке 1РП_1ос;

Р8 - сигнал, при подаче которого появляется напряжение на осаживающей катушке 1РП_2ос;

Р9 - сигнал на включение контактора 1КТ, подключающего электромагнит тормоза 1ЭМ к питанию.

Промежуточные сигналы схемы

А1 - сигнал втягивающей катушки 1РП_1ВТ реле с магнитным залипанием;

А2 - сигнал втягивающей катушки 1РП_2ВТ реле с магнитным залипанием;

Р1 - сигнал контактора 1КЛ₁, срабатывающего при замыкании контактов 1РП₁, 1ВП₁ (или 1РП₂, 1ВП₂) и 1КД;

Р2 - сигнал контактора 1КЛ₂, срабатывающего при замыкании контактов 1РП₁, 1ВП₁ (или 1РП₂, 1ВП₂) и 1КД;

Р3 - сигнал реле 1КД, включаемого при замыкании размыкающих контактов 1КЛ₁, 1КЛ₂ и замыкающего контакта реле времени 1РД;

Р4 - сигнал реле времени 1РД, включаемого при замыкании замыкающих контактов 1КЛ₁ и 1КЛ₂;

P5 - сигнал реле 1КП₁, включаемого при замыкании контакта путевого выключателя 1ВП₃;

Р6 - сигнал реле 1КП₂, включаемого при замыкании контакта путевого выключателя 1ВП₄.

4. СИНТЕЗ СТРУКТУРНЫХ ФОРМУЛ

Сигналы, появляющиеся с выдержкой времени согласно релейно-контактной схеме, записываем в алгебраические выражения с индексом t.

Перед составлением структурных формул составим вспомогательную схему цепей прохождения сигналов, нанося на них принятые обозначения входных, выходных и промежуточных сигналов (рис. 5).

Структурные формулы для выходных сигналов.

Структурные формулы для промежуточных сигналов с обратными связями.

Полученные алгебраические выражения для выходных сигналов в упрощении на основе равносильных преобразований не нуждаются т.к. все конъюнкции и дизъюнкции являются простыми (во всех функциях переменные встречаются только один раз). В полученные формулы подставляются выражения промежуточных сигналов без обратных связей, выраженные через входные и выходные сигналы.

В структурных формулах промежуточных сигналов с обратными связями преобразования также не требуются.

5. Синтез промежуточной функциональной схемы

На основе схемы управления можно обозначить сигналы входных, выходных и промежуточных элементов. Определённый контакт, обмотка реле, контактор на релейно-контактной схеме будут соответствовать своему значению на логической схеме. Сигналы контактов своих контакторов обозначаем той же, но малой буквой, сигналы размыкающих контактов на логической схеме соответствуют инверсным.

Контакторы: 1КД = Р3, 1КЛ1 = Р1, 1КЛ2 = Р2, 1КП1 = Р5, 1КП2 = Р6, 1КТ = Р9

Контакты: 1КЛ₁ = р_1, 1КЛ₂ = р₂, , 1РД = р4, 1КД = Р3, 1РП₁ =а1, 1ВП₁ = с7, 1РП₂ = а2, 1ВП2 = с2, КПВ(1П) = b1, 1К₁ =b2, 8КП = b3, 5КБР = b4, КЗЗ(1В) = b5, 1КП₁ = р5, КПВ(2П) = b6, 3К₁ = b7, 9КП = b9, 4КБР = b10, КЗЗ(2В) = b11, 1КП₂ = р6, 1КД = р3, 1РД = Р4

Реле: 1РД = Р4, 1РП_1Вт = Р1, 1РП_2Вт = Р2, 1РП_1ос = Р7, 1РП_2ос = Р8

Электромагнит тормоза: 1ЭМ = Т

Промежуточная функциональная схема

Рис. 5

6. Обоснование выбора элементной базы

В качестве элементной базы выбираем серию К561. Это комплекты цифровых интегральных микросхем 2 и 3 степени интеграции для применения в аппаратуре автоматики и вычислительной техники с жесткими требованиями к быстродействию, потребляемой мощности, габаритам, помехоустойчивости. Используются в широком диапазоне напряжений питания. Для разрабатываемой схемы примем напряжение питания +10В.

В качестве выходного усилителя выберем оптопары серии ТО 125-10, которые являются силовыми и применяются в схемах с достаточно большими токами и напряжениями.

В качестве элементов временных задержек используем мультивибратор с наличием режима одновибратора КР1006ВИ1.

Релейно-контакторная схема питается от сети переменного напряжения 220В.

Так как следующие контакторы: 1КД имеет 1 размыкающий, 1КЛ₁ - 2 замыкающих и 1 размыкающий, 1КЛ₂ - 1 замыкающий и 1 размыкающий, 1КП₁ - 1 замыкающий и 1 размыкающий, 1КП₂ - 1 замыкающий и 1 размыкающий, КТ - 1 замыкающий, реле времени 1РД - 1 замыкающий контакт, реле 1РП_1Вт - 1 замыкающий, реле 1РП_2Вт - 1 замыкающий контакт выбираем из справочника контакторы переменного тока на 220В серии КТ 6000, предназначенные для дистанционного включения и отключения электрических цепей с номинальным напряжением до 380В, 50Гц в общепромышленных электроприводах с тяжелым режимом работы.

Контакторы 1КЛ₂ , 1КП₁, 1КП₂1КД, 1КТ: КТ - 6012, где 1-исполнение, 2-число полюсов.

Контактор 1КЛ₁ : КТ - 6014.

Полюса могут комплектоваться различными вариантами замыкающих и размыкающих контактов в зависимости от необходимости.

Контакторы в зависимости от исполнения имеют следующие номинальные токи: КТ-6012 I_ном= 40А, КТ-6014 I_ном= 20А.

Данные втягивающих катушек I_раб = 0,14А, I_пуск/I_ном = 10.

Конечные выключатели серии КР-3200 с номинальными данными: U_ном=~220В, I_ном=15А.

Реле переменного напряжения силовой схемы выбираем серии РЭ.

Реле рассчитаны на токи 50А.

Промежуточное реле времени контакторной схемы 1РД (1 замыкающий), выбираем серии РЭВ 812 с выдержкой времени 0,8-2,5 секунды.

7. Разработка принципиальной схемы на бесконтактных логических Элементах

Для построения принципиальной схемы используем микросхемы К561ЛА7, К561ЛА8, К561ЛА9, К561ЛН2, которые являются элементами логики построенными на основе базиса Шеффера И-НЕ и имеют следующие параметры:

К561ЛЕ1 К561ЛА8

К561ЛН2

Одной из наиболее широко применяемых простых аналого-цифровых интегральных схем является интегральный таймер типа КР1006ВИ1 (зарубежные аналоги SE555, NE555). Функциональная схема этого таймера показана на рис. 7.1. В нее входят два компаратора. RS-триггер, резистивный делитель, выходные транзисторные каскады. Напряжение питания U таймера может изменяться в пределах 5--15 В. Резистивный делитель подает на нижний по схеме компаратор напряжение Uн=Uп/3, а на верхний--напряжение Uв=2Uп/3. Таким образом, если на выводе 2 таймера напряжение станет меньше, чем Uн, то на триггер пойдет сигнал установки в единицу; если же напряжение на выводе 6 станет больше, чем Uв, то с верхнего компаратора на триггер придет сигнал установки в нуль. Триггер имеет и дополнительный вход установки в нуль--вывод 4.

Если на входы триггера поступают одновременно сигналы установки в различные состояния, то триггер срабатывает в соответствии со следующими приоритетами сигналов. Наивысший приоритет имеет сигнал, подаваемый на вывод 4. Поэтому этот сигнал является сигналом разрешения Е: если E=1, то работа таймера разрешена, если E=0, то триггер таймера находится в состоянии «нуль». Вторым по старшинству является непрерывный сигнал U2, подаваемый на вывод 2. Этот сигнал соответствует инверсному входу установки триггера в единицу: если E=1 и U2<Uн, то с выхода триггера будет сниматься сигнал «единица» (вне зависимости от напряжения на выводе 6). И наконец, самый младший приоритет принадлежит непрерывному сигналу U6, подаваемому на вывод 6. Этот сигнал при U6>Uв, U2>Uн и E=1 обеспечивает установку триггера в нуль.

Выходной каскад триггера, построенный на транзисторах T1 и Т2, обеспечивает выходной ток до 100 мА, т. е. непосредственное управление электромагнитным реле.

Основная схема включения таймера показана на рис. 7.1, и соответствует режиму одновибратора. Вход R таймера (вывод 6) присоединен к выходу интегрирующей RС-цепи, которая в свою очередь подключена к источнику питающего напряжения. К выходу этой RС-цепи присоединен также вывод 7 таймера -- коллектор транзистора ТЗ, Исходно на входе S (вывод 3) таймера поддерживается напряжение U2>Uн триггер находится в нуле, транзистор ТЗ открыт и на выходе RС-цепи поддерживается нулевое напряжение. Если теперь на вход S подать отрицательный импульс Uвx (так что в течение некоторого времени будет обеспечено U2<Uн), то триггер таймера перейдет в единичное состояние, транзистор ТЗ закроется и конденсатор С1 начнет заряжаться током, проходящим от источника Uп через резистор R4. Когда конденсатор зарядится до напряжения Uв, триггер возвратится в нулевое состояние и таким образом таймер окажется снова в исходном положении. Для одновибратора длительность положительного импульса, снимаемого с выхода таймера Q (вывод 3), равна R4C1 In 3= 1,1R4C1.

Запуск одновибратора может осуществляться как дискретным сигналом «нуль», непосредственно подаваемым на вход 5, так и перепадом 1/0, воздействующим на вход дифференцирующей цепи С2, R5, D1. Вход «разрешение таймерам (вывод 4) может использоваться для прерывания процесса формирования импульса. Если это не требуется, то на этот выход подается напряжение питания.

Схема таймера КР1006ВИ1 и одновибратора на его основе.

Рис. 7.1.

Вывод 5 таймера рекомендуется соединять конденсатором емкостью порядка 0,01 мкФ с общим проводом. Это снижает влияние помех на длительность формируемых импульсов. В принципе на вход 5 может быть подано внешнее управляющее напряжение Uy от источника с малым выходным сопротивлением, например с выхода операционного усилителя. Таким образом можно управлять длительностью формируемого импульса, которая в этом случае будет равна R4C1 ln[Un/(Uп-Uу)].

Входной ток верхнего компаратора составляет примерно 0.1 мкА, ток закрытого транзистора ТЗ--около 0,5 мкА. Этими токами определяется наибольшее допустимое сопротивление времязадающего резистора R4. Рекомендуется это сопротивление выбирать из диапазона 1к0м--10МОм. Наименьшая возможная длительность формируемого импульса ограничена быстродействием, таймера и равна приблизительно 10мкс. Наибольшая длительность практически ограничена только допустимыми габаритами времязадающего конденсатора С1.

Произведем расчет параметров резисторов и конденсаторов для временной задержки.

Для реле 1РД:

.

На основании параметров микросхем и того, что пусковой ток катушек втягивания контакторов I_пуск= 10*0,14=1,4А и контакторы работают в цепи переменного напряжения 220В выбираем оптопару усилителя ТО125-10 с параметрами:

Повторяющееся напряжение в закрытом состоянии и

повторяющееся импульсное в обратном направлении

напряжение 100-1400В;

Максимальный допустимый ток в открытом состоянии: 10А;

Отпирающее напряжение управления 3,0В;

Отпирающий ток управления, не более 100мА.

Кнопки серии КУ-120 на ток 4А.

Принципиальная схема представлена на рис. 7.2.

Принципиальная схема на бесконтактных логических элементах

Рис. 7.2.

8. Таблица перечня элементов разработанной схемы

Таблица 8

Поз. обозначение	Наименование	Кол.	Примечание
	Выключатели
1КЛ2,1КП1, 1КП2,1КД, 1КТ	Контактор КТ-6012	5
1КЛ1	Контактор КТ-6014	1
1РП1Вт,1РП2Вт	Реле РЭ-5100	2
1РД	Реле времени РЭВ-812	1
1ВП1,1ВП2, 1ВП3,1ВП4	Конечные выключатели КР-3200	2
	Резисторы
R1,R2	МЛТ-0,125-1МОм	2
R4	МЛТ-0,125-1,9МОм	1
R5	МЛТ-0,125-220кОм	1
	Конденсаторы
С2	К73-9-100В-0,01мкФ10%	1
С3,С5	К73-17-63В-1мкФ10%	2
C1,C4	К73-19-20В-0,33мкФ10%	2
	Диоды
VD	КДБ522Б	1
VS1-VS5	ТО125-10	5
	Микросхемы
DD1,DD3, DD4,DD5, DD6, DD7	К561ЛН2	6
DD2	К561ЛЕ1	1
DD8, DD9	К561ЛА8	2
DD10	КР1006ВИ1	1

9. Разработка программы для ПК на языке РКС

Для реализации релейно-контактной схемы управления электроприводом шибера добавок воспользуемся программируемым контроллером КА1, так как он имеет модули ввода вывода рассчитанные на 110В. Для реализации входных сигналов используем модуль ввода 1 со следующими параметрами:

- входное напряжение 110В

- уровень логического нуля 030В

- уровень логической единицы 90160В

- максимальное входное напряжение 170В

- номинальный входной ток 25А

Для реализации выходных сигналов используем модуль вывода 2 с параметрами:

- номинальное входное напряжение 110В

- диапазон питания нагрузки 030В

- максимальный ток нагрузки на выходе 0.5А

Для составления программы, узлы “Н” и “Т” в схеме преобразуем в простейшие цепи, учитывая все возможные пути прохождения сигнала. Сигналы и соответствующие им адреса приведены в таблице 9.

Таблица 9

Позиц. обознач.	Адрес	Примечание
1КЛ1	1010
1КЛ2	1011
1РД	1020
1КЛ1	1012
1КЛ2	1013
1РД	1014
1КД	1021	контактор
1РП1	1015
1РП2	1110
1ВП1	1016
1КД	1017
1КЛ1	1022	контактор
1КЛ2	1023	контактор
1ВП2	1111
КПВ	1112	1П
1К1	1113
8КП	1114
5КБР	1115
КЗЗ	1116	1В
1КП1	1117
КПВ	1210	2П
3К1	1211
2К1	1212
9КП	1213
4КБР	1214
КЗЗ	1215	2В
1КП2	1216
1РП1Вт	1024	реле
1РП2Вт	1025	реле
1ВП3	1217
1ВП4	1310
1КП1	1311
1КП2	1312
1КТ	1313	контактор
1КП1	1026	контактор
1КП2	1027	контактор
1РП1ос	1121	реле
1РП2ос	1122	реле
1ЭМ	1123

Программа на языке РКС представлена на рис. 9

Рис. 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе мы преобразовали исходную релейно-контактную схему управления шибером добавок в схему на бесконтактных логических элементах. Разработанная схема имеет ряд преимуществ так как логические элементы имеют больший КПД, более удобны в эксплуатации, имеют меньшую стоимость, обладают повышенной надежностью, меньшей массой и габаритами. Но при этом значительную стоимость схемы составляют силовые контакторы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Алиев. Электротехнический справочник. - М., Энергия. 2000.

2. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник/ М. И. Богданович и др. - Мн., Полымя. 1996

3. О. Г. Чебовский. Силовые полупроводниковые приборы. - М., Энергоатомиздат. 1985.

4. Крановое электрооборудование: справочник - М., Энергия. 1979.

5. М.Тули. Справочное пособие по цифровой электронике. М., Энергоатомиздат 1990

6. В.С. Гутников. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Л., Энергоатомиздат 1988

Размещено на Allbest.ru