Дипломний проект
Розробка блоку управління електродвигуном приводу воріт
ЗМІСТ
Стор.
1. Загальна частина …………………………………………………
1.1. Вступ ..…………………………………………………………
1.2. Характеристика і аналіз існуючих електромеханічних приводів ..
1.3. Обґрунтування теми проекту .……………………………….
2. Розрахунково-технологічна частина .…………………………
2.1. Розробка і обґрунтування структурної схеми
електромеханічного приводу для воріт приватного використання…………..
2.2. Вибір та обґрунтування стандартного обладнання…………
2.3. Розробка принципової електричної схеми
електромеханічного приводу для воріт приватного використання…………..
2.4. Розрахунок нетипових елементів та вузлів .………………...
2.5. Опис схеми керування, контролю або регулювання .………
3. Енергетична частина …………………………………….……..
3.1. Розрахунок витрат енергоносіїв …………………....………..
4. Охорона праці …………………………………………..………..
4.1. Заходи техніки безпеки …………………………….………..
4.2. Протипожежний захист ……………………………………..
4.3. Заходи техніки безпеки при виконанні монтажних робіт …
5. Економічна частина ……………………………………………
Література …………………………………………………………..
1. Загальна частина.
1.1 Вступ.
Автоматизація – це застосування комплексу засобів, що дозволяють здійснювати виробничі процеси без особистої участі людини, але під її контролем. Автоматизація виробничих процесів приводить до збільшення випуску, зниженню собівартості і поліпшенню якості продукції, зменшує чисельність обслуговуючого персоналу, підвищує надійність і довговічність машин, дає економію матеріалів, поліпшує умови праці і техніки безпеки.
Автоматизація звільняє людину від необхідності безпосереднього керування механізмами. В автоматизованому процесі виробництва роль людини зводиться до налагодження, регулювання, обслуговування засобів автоматизації і спостереження за їхньою роботою. Якщо автоматизація полегшує фізичну працю людини, то автоматизація має мету полегшити так само і розумову працю. Експлуатація засобів автоматизації вимагає від обслуговуючого персоналу високої технічної кваліфікації.
Автоматичні пристрої та вузли все тісніше і більше застосовуються в побуті та в повсякденному житті людей. Їх завданням є забезпечення комфортного відпочинку, зведення до мінімуму ручної праці людей в побуті, що призводить до збільшення вільного часу (часу, який не використовується для забезпечення комфорту та зручності проживання людини). Багато механізмів та пристроїв, сконструйованих та виготовлених для потреб промисловості модернізуються для використання в побуті. В значній мірі це стосується виконавчих пристроїв систем автоматики.
При виконанні автоматичних систем та пристроїв для використання у побуті та для потреб населення в якості виконавчого механізму найчастіше використовується електропривод.
Основою електропривода виробничих об’єктів є електрична машина. Перший електричний двигун постійного струму з обертальним рухом був створений у 1834р. академіком Б.С.Якобі за участю академіка Э.Х.Ленца. Цей двигун у 1838р. був застосований Б.С.Якобі для надавання руху катера на ріці Неві. Зазначена робота Б.С.Якобі одержала світову популярність і багато наступних технічних рішень в області електропривода вітчизняних і іноземних електротехніків були варіацією чи розвитком ідей Б.С.Якобі.
До найбільш істотних практичних досягнень в області раннього розвитку електропривода можна віднести роботи В.Н.Чиколева, що створив привід електродів дугової лампи (1873р.) і вентиляторів (1886р.), П.Н.Яблочкова, що створив трансформатор (1876р.), М.О.Доливо-Добровольского, винахідника асинхронного двигуна (1889р.), А.Н.Шубіна, що розробив привід з індивідуальним генератором (1899р.) і інші.
Характеристика підприємства.
Будівництво “Коломийського заводу комплектних розподільчих пристроїв” почалося на основі постанови Ради Міністрів СССР №247 від 10.04.74 року .
Згідно наказу N 376 від 30.07.1982 року Міністерства електротехнічної промисловості СРСР Коломийський завод КРП був розподілений на два заводи – завод КРП і завод “Електрооснастка”.
Загальний об’єм капіталовкладень становив – 17985,18 тисяч карбованців .
В тому числі:
на промислове будівництво – 13176 тисяч карбованців;
на основні промислово-виробничі фонди – 9865 тисяч карбованців;
на житлово-громадське будівництво – 4808,68 тисяч карбованців.
У травні 1976 року – заклали фундамент головного корпусу, побутового корпусу, складу хімікатів .
У жовтні 1976 року – заклали фундамент котельні, компресорної, насосної станції, залізничного під’їзного шляху .
У квітні 1976 року - заклали фундамент адміністративного корпусу, столової, площадки під устаткування .
У березні 1994 року у зв’язку з указом президента України від 15 червня 1993 року №210/93 «Про приватизацію державних підприємств» завод був приватизований і перейменований у ВАТ “Коломийський завод комплектуючих розподільчих пристроїв”.
Метою діяльності підприємства, як і будь-якого комерційного, є одержання прибутків від господарської діяльності і задоволення загальнодержавних інтересів місцевих органів влади і громадськості, акціонерів товариства і наймати працівників в рамках чинного законодавства.
Основним завданням діяльності підприємства є виготовлення та реалізація продукції високовольтної і низьковольтної апаратури, товарів народного вжитку в тому числі з використання дорогоцінних матеріалів.
Коротка технічна характеристика заводу
площа території в межах загороджень - 7,9 Га;
загальна площа критих будівель - 32,8 тис. м2;
площа головного виробничого корпусу - 24,6 тис. м2;
площа складських приміщень - 2,4 тис. м2.
На заводі діють наступні виробництва:
- розкрійно штампувальні (розкрій листового і профільного прокату, штампування листових деталей);
- зварювальна (напівавтоматичне зварювання);
- переробка пластмас (пресування і лиття деталей із пластмас);
- механічна обробка (токарні, свердлильні, фрезерні роботи);
- фарбувальне (підготовка і фарбування деталей на конвеєрі 3140 м. в зміну);
- гальванічне (покриття сріблом, нікелем, цинком, хромом);
- шинна дільниця ( виготовлення електропровідників із міді та алюмінію);
- монтажно-складальне (пластинчатий конвеєр для монтажно-складальних робіт);
- випробовувальна дільниця (випробовування виробів напругою 2 кВ, 42 кВ, 95 кВ );
- дільниця товарів народного споживання.
Допоміжні приміщення та виробництва:
- механіко-енергетичний цех;
- ремонтно-інструментальний цех;
- побутові приміщення - 1,3 тис. м2;
- адміністративно-лабораторний корпус - 976 м2;
- котельня (4 котли ДКВР -10) - 0.784 тис. м2;
- компресорна станція - 0,45 тис. м2;
- їдальня на 300 місць - 0,9 тис. м2;
- центральна заводська лабораторія.
Фінансові показники, тис. грн.
2004 2003 2002 2001 2000
за рік за рік за рік за рік за рік
Виручка від реалізації 5 302 3 630 3 975 5 313
Чистий доход 4 460 3 188 3 341 4 625
Чистий прибуток -937 -2 072 -884 -627
Дебіторська заборгованість 214 309 394 380
Кредиторська заборгованість 337 857 616 161
Структура підприємства
Відкрите акціонерне товариство “Коломийський завод комплектних розподільчих пристроїв – спеціалізоване підприємство по випуску високовольтної апаратури: комплектних розподільчих пристроїв типу КМ-1М. К30-394 та роз’єднувачів РД3-35, крім того виготовляє товари народного споживання – електричну помпу “Малятко” і щиток обліку електроенергії; надає послуги і виконує роботи стороннім організаціям, населенню.
Правління ВАТ “ Коломийський завод КРП ” складається з:
1. Голови правління
2. Заступника голови правління по виробництву
3. Заступника голови правління по економіці
4. Заступника голови правління по маркетингу і комерції
5. Головного бухгалтера
Структура підприємства складається з таких підрозділів:
1. Заготівельно-зварювальний цех (ЗЗЦ) - виконує роботи: заготівельно-штампувальні, механічної обробки, гальванічні, пресування і обробка пластмас, зварювальні і фарбувальні.
2. Монтажно-складальний цех (МСЦ) - виконує роботи по монтажу, складанню і упакуванню високовольтної апаратури.
3. Дільниця товарів народного вжитку (ДТНВ) - займається виготовленням товарів і послуг для населення.
4. Дільниця внутрішньозаводських перевезень (ДВЗП) - виконує роботи по обслуговуванню основного і допоміжного виробництва по виконанню виробничих завдань.
5. Відділ матеріально-технічного забезпечення (ВМТЗ) і відділ зовнішньої кооперації (ВЗКІК) - здійснює комплексне і своєчасне забезпечення потреб підприємства необхідними матеріалами, сировиною, напівфабрикати і комплектуючими виробами.
6. Відділ зовнішньо - економічних зв’язків і маркетингу (ВЗЕЗІМ) - вивчає ринок, укладає угоди по виконанню замовлень, здійснює реалізацію готової продукції; відділу підпорядкований “салон-магазин”, який здійснює роздрібну торгівлю виробів які виготовляє завод, виконує разові замовлення від населення.
7. Транспортний цех (ТЦ) - здійснює транспортне обслуговування підрозділів підприємства і підприємства в цілому по забезпеченню виконання виробничих завдань ,займається відвантаженням готової продукції.
8. Економічний відділ (ЕВ) - здійснює керівництво роботи з економічного планування, виявлення резервів виробництва, організації економічного аналізу діяльності підприємства, розробка оптових і роздрібних цін на продукцію яка реалізується, займається організацією праці і заробітної плати, підвищення продуктивності праці, правильне використання заробітної плати.
9. Відділ головного конструктора (ВТК) - забезпечення конструкторської підготовки виробництва і підпорядкована експериментальна дільниця - займається виготовленням взірців виробів які пропонуються для основного виробництва.
10. Ремонтно-будівельна дільниця (РБД) - здійснює замовлення на необхідне будівельне обладнання, матеріали, будівельні конструкції і арматуру, виконує всі будівельно-ремонтні роботи по підприємству.
11. Центральна заводська лабораторія (ЦЗЛ) - сприяє впровадженню у виробництво новітньої технології, нового технологічного обладнання, забезпечення підвищення якості і надійності продукції, що випускається, забезпечення контролю за дотриманням технологічної дисципліни.
12. Бюро стандартизації і технологічної документації (БСТД) - забезпечує впровадження стандартизації і уніфікації на підприємстві, організація роботи по впровадженню стандартів, технічних умов і інструкцій, розмноження технологічної документації.
13. Ремонтно-інструментальна дільниця (РІД) - виконує роботи по виготовленню нової і ремонту діючої технологічної оснастки.
14. Енерго - механічний відділ (ЕМВ) - забезпечення підприємства всіма видами енергоресурсів, підтримування діючого обладнання в справному робочому стані, підвищення економічності ремонтного обладнання, розроблення заходів по економії паливно-енергетичних ресурсів, підвищення коефіцієнта корисної дії обладнання.
15. Відділ інструментального господарства (ВІГ) - планування необхідності і виробничої оснастки і інструменту, забезпечення підприємства необхідними інструментами.
16. Дільниця нестандартного обладнання (ДНО) - впровадження у виробництво засобів амортизації і механізації виробничих процесів.
17. Відділ кадрів (ВК) - організація роботи по забезпеченню і підготовці кадрів для підприємства, організація обліку робочого часу, робітників заводу.
18. Адміністративно-господарський відділ (АГВ) - господарське обслуговування підприємства, утримання в належному стані будівель, приміщень і території підприємства.
19. Їдальня - забезпечення харчування робітників підприємства у відповідності з затвердженими графіком.
20. База відпочинку “Слобода” - організація відпочинку працівників підприємства.
21. Відділ охорони праці (ВОП) - організація роботи по створенню безпечних умов праці, контроль за дотриманням діючого законодавства, інструкції, норми по охороні праці, техніки безпеки, надання робітникам встановлених пільг по умовах праці, підпорядкований медпункт - надання першої медичної допомоги, профілактика професійних захворювань.
22. Гуртожиток - забезпечення нормативних житлових умов для проживання.
23. Житловий масив - виконання робіт по утриманню житлового фонду.
24. Центральна заводська бухгалтерія (ЦЗБ) - організація обліку фінансово-господарської діяльності, здійснення контролю за зберіганням колективної власності, правильним використанням грошових і матеріальних цінностей, дотримання режиму економії на підприємстві.
25. Відділ технічного контролю - попередження випуску продукції, що не відповідає вимогам державних стандартів і технічним умовам, випробування готових виробів перед їх упаковкою, підвищення відповідальності за якістю продукції, що випускається.
26. Відділ охорони заводу - забезпечення зберігання власності підприємства, попередження розкрадання матеріальних цінностей.
27. Відділ головного технолога (ВГТ) - забезпечення впровадження нових прогресивних технологій, удосконалення технологічної підготовки виробництва.
28. Юридична група - забезпечення дотримання законності в діяльності підприємства, захист його правових інтересів, пропагування державного законодавства.
Темою дипломного проекту є: «Проект електромеханічного приводу для воріт приватного використання». Метою проекту являється конструювання електромеханічного приводу, а саме електричної його частини, конкурентноздатної до продукції даного типу, що пропонується на українському ринку різними фірмами, тобто з характеристиками, не гіршими від аналогічної продукції, але з меншою собівартістю виготовлення.
1.2 Характеристика і аналіз існуючих електромеханічних приводів.
Електромеханічні приводи, які використовуються для управління виконавчими механізмами можна розділити на приводи з ручним управлінням та приводи з дистанційним управлінням. Приводи з ручним управлінням використовуються в основному на підприємствах для керування вантажопідйомними механізмами системами вентиляції (вентиляторами). Для управління виконавчими механізмами широкого використання, а саме, згідно теми дипломного проекту, електроприводами воріт приватного використання використовуються приводи з дистанційним управлінням (в основному радіокеровані). На українському ринку представлена продукція кількох італійських фірм: “Саме”, “Lupo” та “Fast”.
Характеристики представленої продукції наступні:
Привід FAST 2000 потужний, міцний, має приємний дизайн, компактні характеристики. Привід легко встановлюється на готових воротах.
Особливості:
Нереверсивний.
Максимальна довжина кожної створки 2,50 м.
Простота технічного обслуговування.
Легко встановлюється на воротах.
Технічні характеристики.
Напруга – частота Hz 230/230V-50
Потужність 250 W
Сила струму макс. 1,2 А
Макс., температура двигуна 140 °С
Конденсатор 10 mF
Хід 300 мм
Максимальна сила 2000 N
Кількість повних циклів в годину 15 макс.
1 Привід
2 Контролер
3 Фотоелементи
4 Кнопка "старт/стоп"
5 Контрольна лампа
6 Антена
7 Брелок дистанційного управління
Електромеханічний привід важільного типу для воріт.
Привід КОМ PASS призначений для воріт з широкими стійками, створки в яких кріпляться по центру. Важелі являються універсальними и можуть кріпитись як з правої, так і з лівої сторони. Привід є нереверсивний, що дозволяє блокувати ворота без використання електричного замка. Керування потужністю проводиться з панелі управління. Вся система розміщується в стальному корпусі, обробленому і покритому епоксидною фарбою. Привід може бути розблокований за допомогою спеціального ключа.
Особливості:
Максимальна довжина для створки 2,5 м.
Нереверсивний.
Технічні характеристики
Напруга – частота 230V-50 Hz
Потужність 250 W
Сила струму макс. 1,15 А
Макс. кут обертання 360 °
Макс. Кутова швидкість 10,8
Граничний момент 350 N х m
Конденсатор 12,5 mF
Робоча температура -20°С…+80°С
Макс. довжина створки воріт 2,5 м
1. Привід 4. Кнопка “старт/стоп”
2. Контролер 5. Контрольна лампа
3. Фотоелементи 6. Антена
7. Брелок дистанційного управління
Підземний привід FAST6 являється одним із варіантів автоматизації воріт і дверей. Розроблений і випущений для установки під землею для готових воріт без зміни зовнішнього вигляду.
Електричний привід повністю розміщений в масляній ванні, рухома кришка дає можливість електричного зв’язку з кабелем привода. Модель FAST 6 являється реверсивною і призначена для створок воріт довжиною до 2,8 м. Тертя в масляній ванні легко регулюється ззовні, тому електричний замок обов’язковий.
Технічні характеристики
Напруга – частота 220V±10%-50 Hz
Макс. споживання електроенергії 1,3 А
Конденсатор 8 mF
Двигун Реверсивний
Оберти двигуна 900 об/хв
Макс. довжина створки воріт 2,8 м
Час відкривання на 90° 17 сек
Макс. вага воріт 300 кг
Макс. кут обертання 360°
Тип мастила MOBIL Oil ATF 200
Вага привода 15 кг
Блок управління ZM 2 для електродвигунів фірми CAME
Основні технічні характеристики
• Універсальна контрольна панель з мікропроцесором для електродвигунів 230В.
• Дві протилежні команди дані одночасно, включають режим «Повний стоп».
• При установці DIP-перемикачів 8 OFF 10 ON виконується функція ЧАСТКОВИЙ СТОП.
• Якщо нормально-замкнуті контакти не використовуються, вони повинні бути закорочені перемичками.
• При установці DIP-перемикачів 8 OFF 10 OFF виконується функція ЗАКРИВАННЯ НА ПРОТЯЗІ ЦИКЛУ ВІДКРИВАННЯ.
• Час роботи встановлюється від 0 до 120 секунд регулятором T.L.
• Час затримки 2 двигуна (для воріт з накидом) встановлюється регулятором ТR2M від 0 до 20 секунд.
• Час автоматичного закриття встановлюється регулятором Т.С.А от 1 до 120 сек.
Блок управління призначений для систем безпеки, для систем контролю доступу.
Технічні характеристики
Вхідна напруга 230В
Сигнальна мигаюча лампа 230В – 25Вт.
Вихід для живлення додаткового
електронного обладнання 24В зм. Макс. потужність – 20Вт
Підключення електричного замка 12В, 15Вт.
Кнопка СТОП нормально-замкнута кнопка
Вартість блоку управління – 1165 гривень.
Аналізуючи електромеханічні приводи, які представлені на ринку, можна відмітити, що в якості рушія використовуються електродвигуни і постійного і змінного струму, проте в більшості випадків застосовуються двигуни змінного струму, промислової частоти 230В 50Гц, що зв’язано з простотою подачі живлення (відсутня необхідність в перетворювачах напруги). Електродвигуни постійного струму використовуються тільки в окремих приводах, що призначені для не інтенсивної роботи в механізмах відкриття невеликих воріт чи дверей.
Найширше розповсюджене управління приводами за допомогою дистанційного керування по радіо. З цією метою застосовуються окремі вузли – “Блоки управління для електродвигунів”, що містять і вузли радіоканалу і силову частину для безпосереднього комутування живлячої напруги електродвигуна.
1.3 Обґрунтування теми проекту.
В умовах ринкової економіки, для забезпечення ринків збуту продукції, підприємства повинні орієнтуватись на споживача, тобто випускати ті види продукції, для яких можливо забезпечити ринки збуту на максимально вигідних умовах. Одними з багатьох факторів, що впливають на кількість продаж є попит на даний вид товару, його якість та ціна.
Розглядаючи та аналізуючи електромеханічні приводи для воріт приватного використання бачимо, що при вартості приводу 2192 гривні в цілому, вартість блоку управління електродвигуном сягає 1165 гривень, тобто 53%. Тому за мету проекту ставиться розробка блоку управління електродвигуном з характеристиками схожими з характеристиками блоку управління ZM 2 для електродвигунів фірми CAME, але з нижчою вартістю.
2. Розрахунково-технологічна частина.
2.1 Розробка і обґрунтування структурної схеми електромеханічного приводу для воріт приватного використання.
Проектуючи блок управління електродвигуном необхідно прийняти до уваги, що структурна схема повинна відображати весь цикл роботи електромеханічного приводу згідно визначеного алгоритму роботи.
Також при складанні структурної схеми враховуємо необхідність використання часових затримок при виконанні певних дій. Наприклад, при встановленні блоку і приводу на ворота з накидом необхідно встановлювати час затримки другого двигуна. Робота двигунів повинна розпочинатись тільки після загоряння сигнальної лампи. Необхідно передбачити автоматичне закриття воріт через певний проміжок часу.
Відповідно блок управління електродвигуном повинен мати наступні характеристики:
• Дві протилежні команди дані одночасно, включають режим «Повний стоп».
• Час роботи встановлюється від 0 до 120 секунд регулятором T.L.
• Час затримки 2 двигуна (для воріт з накидом) встановлюється регулятором від 0 до 20 секунд.
• Час автоматичного закриття встановлюється регулятором від 15 до 180 сек.
Технічні характеристики
Вхідна напруга 230В
Сигнальна мигаюча лампа 230В – 25Вт.
Вихід для живлення додаткового
електронного обладнання 12В пост. Макс. потужність – 20Вт
Підключення електричного замка 12В, 15Вт.
Кнопка СТОП нормально-замкнута кнопка
Згідно алгоритму роботи та заданих характеристик складаємо структурну схему блоку управління електродвигуном (рис. 2.1).
Рис. 2.1 Схема структурна блоку управління
Приймач команд – являється частиною комплекту передавач-приймач. Призначення комплекту передача та прийом командних сигналів за допомогою радіохвиль. Окрім того в функції приймача входить декодування прийнятих сигналів та передача їх на наступні вузли за допомогою релейних елементів.
Блок формування сигналів керування – завданням блоку формування сигналів керування є створення управляючих імпульсів згідно прийнятого алгоритму роботи приводу та відносно вхідних сигналів з приймача команд та давачів положення виконавчого механізму. Блок формування сигналів керування також містить вузол часової затримки імпульсів запуску для блоку керування другим електродвигуном.
Блок керування електродвигуном – являє собою силову частину приводу, функціональне призначення якої – подача напруги живлення на електродвигуни в залежності відсигналів управління, прийнятих від блоку формування сигналів керування.
Електродвигун – рушій електромеханічного приводу для воріт приватного використання.
Давач положення виконавчого механізму – застосовується для фіксації положення створок воріт в відкритому (закритому) стані. Вихідним сигналом давача є зміна рівня сигналу, що подається на блок формування сигналів керування і служить сигналом “Стоп” виконавчих механізмів приводу.
Аналізуючи структурну схему управління електромеханічним приводом для воріт приватного використання бачимо, що вона є типовою розімкнутою системою із зворотнім зв’язком,. За допомогою якого фіксуються положення виконавчого механізму та подається команда “Стоп”. Регулювальні елементи в системі відсутні. Задатчиком служать такі блоки як: Приймач команд та Давач положення виконавчого механізму. Виконавчим механізмом – електродвигуни.
2.2 Вибір та обгрунтування стандартного обладнання.
З обладнання, яке виготовляється промисловістю, вибираємо наступне:
1. Передавач і приймач команд. Дані блоки вибираємо з асортименту фірми “CAME”. Передавач команд, як і приймач, є двоканальним, тобто дозволяє передавати та приймати дві команди (в нашому випадку – це команди на закриття і відкриття воріт) на відстані до 100м за допомогою радіоканалу (частота радіосигналу – 868МГц. Вартість приймача і передавача складає 280 грн. Зовнішній вигляд зображено на рис. 2.2.
а) б)
Рис. 2.2 Передавач команд а) та приймач команд з релейним блоком б) двоканальний.
2. Давач положення виконавчого механізму – використовуємо фотоелектричні давачі. Фотоелектричні давачі відносяться до безконтактних давачів, внаслідок чого являються більш надійними в роботі. Фотоелектричний давач являє собою фотоелемент та освітлювальний пристрій (світлодіод), які розміщені в непрозорому корпусі. При перекритті світлового променя від світлодіода до фотоелемента змінюється провідність останнього. На основі чого і робиться висновок про положення створок воріт. Вартість фотоелектричного давача становить 25 грн.
2.3 Розробка принципової електричної схеми електромеханічного приводу для воріт приватного використання.
Розробку принципової електричної схеми для воріт приватного використання ведемо у відповідності із структурною схемою та з врахування принципів взаємозамінності та уніфікування.
В зв’язку з використанням стандартного обладнання необхідно розробити принципові схеми наступних блоків: Блоку формування сигналів керування та Блоку керування двигуном. Вузол світлової сигналізації розробки не потребує, так як для подачі напруги на сигнальну лампу буде використовуватись частина принципової схеми (а саме тиристорний електронний ключ) блоку керування електродвигуном.
Блок формування сигналів керування. Принципову схему блоку формування сигналів керування складаємо на основі інтегральних мікросхем серій К155 та К531.
Окрім того побудова принципової схеми на ІМС дозволяє використовувати різні вузли без узгодження, так як використовуються командні сигнали, які відповідають рівням логічної “1” ІМС (+Uж), в даному випадку +5В.
Схема електрична принципова приведена на кресленні.
Блок керування електродвигуном – являє собою конвертор на базі електронного тиристорного ключа з прямим принципом регулювання. Навантаженням блоку є електродвигун, максимальна потужність якого – 300Вт. Вибір потужності навантаження в 300 Вт дає можливість використовувати розрахований блок керування електродвигуном з електродвигунами, що входять в комплект постачання електромеханічних приводів для воріт та дверей. Внаслідок вищесказаного потреби в виборі та розрахунку електродвигуна немає.
Вузол світлової сигналізації являє собою електронний нерегульований тиристорний ключ, навантаженням якого є сигнальна лампа розжарювання. Принципова схема вузла світлової сигналізації аналогічна до схеми електричної принципової електронного тиристорного ключа, що використовується в блоці керування електродвигуном.
2.4 Розрахунок нетипових елементів та вузлів.
Згідно розробки принципової схеми розрахунку підлягають такі вузли:
1. Вузол часової затримки сигналу керування для електродвигуна “2”.
2. Блок керування електродвигуном.
Вузол часової затримки сигналу керування для електродвигуна “2”.
Елементи часозадаючої ланки для електродвигуна розраховуються за допомогою відношення, що відображає час заряду конденсатора до напруги логічної одиниці (+2,7 В), якої достатньо для переходу виходу логічного елемента відповідно зі стану логічного нуля в стан логічної одиниці. Цей час вибрано рівним 10 секунди максимально.
Час заряду конденсатора визначаємо виходячи з правила п’яти RC. Правило п’яти RC формулюється наступним чином: за час, який дорівнює п’яти постійним часу, конденсатор заряджається чи розряджається на 99%. Звідси насамперед необхідно визначити кількість постійних часу, потрібних для заряду конденсатора до напруги 2,7 В:
(2.4.1)
xRC=12.5/11.88=1.2
Приймаємо ємність конденсатора С=20 мкФ. З визначення постійної часу та результату обчислення виразу (2.4.1) визначаємо опір резистора R.
Приймаємо величину опору резистора R=430 кОм.
Блок керування електродвигуном:
Вихідні дані для розрахунку:
Максимальна потужність навантаження – 300 Вт.
Максимальна напруга навантаження – 220 В
Мінімальна напруга навантаження – 180 В
Напруга джерела живлення – 230 В.
Параметри електронного тиристорного ключа визначаємо для режиму максимальної напруги навантаження:
(2.4.2)
Ін.макс.=300/220=1,4 А
Вибираємо основний VS1 і додатковий VS2 тиристори за такими умовами: Імакс.доп.Ін.макс. Uмакс.доп.U
Цим умовам задовільняє тиристор Т106-10. Його паспортні дані:
Iмакс.доп.=10 А; Uмакс.зв.=100800 В; Iутр.т.=0,5А; Iкер.т.=600 мА;
Uкер.=7 В; tув.=2 мкс; tвим.т.=60 мкс; fмакс.=2,5 кГц.
Визначаємо параметри контура примусової комутації електронного ключа:
(2.4.3) , де tвим=tвим.т.+t=80 мкс – час вимкнення ключа, який для забезпечення надійної комутації вибираємо більшим ніж час вимкнення тиристора на величину 20 мкс.
С=1,4х80/220=0,5 мкФ
Визначаємо опір обмежувального резистора:
(2.4.4)
R=220/2x0,5=220 Ом
Розраховуємо вихідні каскади формувача імпульсів.
Вихідні каскади формувача імпульсів реалізовано на біполярних транзисторах. Для вибору цих транзисторів визначаємо необхідну потужність керуючих сигналів за параметрами тиристорів в схемі електронного ключа:
(2.4.5)
Ркер.=7х0,6=4,2 Вт
Для забезпечення такої потужності керуючих імпульсів імпульсний струм колектора транзисторів обчислюємо за виразом:
(2.4.6)
Вибираємо тип транзисторів за умовами: ІК.доп.>ІК.імп=350 мА.; UКЕ.доп. 2Uж.=24 В.
Такі умови задовільняє транзистор типу КТ815Б, з паспортними даними ІК.доп.=1,5 А, UКЕ.доп.=40 В, h21Е=40, UБЕ=5 В.
Опір базових резисторів визначаємо за формулою:
(2.4.7)
Rб=(12-5)х40/1,2х0,35=667 Ом
Вибираємо опір резисторів за шкалою номінальних величин – 680 Ом.
2.5 Опис схеми керування, контролю або регулювання.
При одержанні сигналу на відкриття воріт в приймачі сигналів замикаються контакти реле відкриття і на вхід 1 блоку формування сигналів керування подається напруга рівня логічної одиниці яка переводить тригери відкриття воріт в стан логічної одиниці на прямому виході. Даний сигнал поступає на блок керування електродвигуном першої створки воріт і через приблизно 10 секунд на блок керування електродвигуном другої створки воріт. Одержавши сигнал на відкриття спрацьовують тиристорні ключі блоків керування. Внаслідок чого починають працювати електродвигуни створок воріт. Одночасно з появою на виході тригерів рівня логічної одиниці перемикається тригер ввімкнення сигнальної лампи, вмикаючи останню через тиристорний електронний ключ. При досягненні створами кінцевого положення, спрацьовує фотоелектричний давач положення виконавчого механізму, сигнал з якого примусово переводить тригери блоку формування сигналів керування в вихідний стан і зупиняє електродвигуни створок воріт.
3. Енергетична частина
3.1 Розрахунок витрат енергоносіїв на засоби автоматизації.
Одним із факторів ефективності використання пристроїв та систем та причиною доцільності використання є зменшення витрат енергоносіїв, що являється одним з основних завдань модернізації та модифікації пристроїв, які застосовуються в промисловості та в сфері обслуговування. В загальному понятті енергоносіями являються речовини чи явища при перетворенні яких виділяється енергія, яку може використати споживач. Це можуть бути і речовини природного походження (нафта, газ, торф), вторинна енергія вироблена людиною (електроенергія, теплова енергія), природна енергія (енергія сонячного проміння, енергія вітру, припливів і відпливів). В господарській діяльності чи не найширше використовується електрична енергія, одержана чи вироблена різними шляхами.
Дана електромеханічний привід для воріт приватного використання, а саме розроблюваний блок управління для електродвигунів використовує один вид енергії – електричну. Причому отримує її від вторинного джерела живлення – блоку живлення. Тому для розрахунку ефективності необхідно визначити яку потужність споживає блок управління, а так в склад блоку управління входить джерело вторинного живлення, яке може використовуватись і для живлення інших додаткових електронних пристроїв, то споживану електричну потужність блока управління розраховуємо по потужності блока вторинного живлення.
Потужність вторинного джерела живлення становить 80 Вт.
Середня споживана кількість електроенергії за добу становить 1920Втгод.
4. Охорона праці
Охорона праці – це система законодавчих актів і відповідних їм соціально-економічних, технічних, гігієнічних і організаційних заходів, що забезпечують безпеку, збереження здоров’я і працездатності людини в процесі праці.
Охорона праці – це наука про людину і працю. З наукової точки зору вона досліджує вплив навколишнього середовища і засобів виробництва на організм людини з метою розробки профілактичних заходів щодо попередження травматизму, професійних захворювань і отруєнь.
“Охорона праці” у промисловості – наукова дисципліна, що вивчає питання безпеки праці, попередження на виробничого травматизму, професійних захворювань і отруєнь, пожеж і вибухів.
Основна мета предмету “Охорона праці” - вивчення основ трудового законодавства, загальних питань по охороні праці, виробничій санітарії, техніки безпеки, пожежної техніки і пожежної безпеки на виробництві, ознайомлення з діючими нормами, правилами, інструкціями, ДСТ і вимогами по техніці безпеки, виробничій санітарії і пожежній профілактиці.
У завдання охорони праці входить розробка законоположень, правил, норм і інструкцій, організаційно-технічних і гігієнічних заходів щодо охорони праці, техніки безпеки і виробничої санітарії, вивчення причин і розробка заходів запобігання травматизму, профзахворювань і профотруєнь.
Охорона праці і пожежної безпеки неможливі у відриві від організації і технології виробництва, будови будинків і споруд, конструювання й експлуатації технологічного і допоміжного устаткування. Заходи щодо техніки безпеки і пожежної безпеки розробляють на основі новітніх досягнень вітчизняної і закордонної науки і техніки.
Предмет “Охорона праці” нерозривно зв’язаний з іншими спеціальними дисциплінами. Знання основ трудового законодавства, охорони праці, техніки безпеки, виробничої санітарії і пожежної безпеки обов’язкове для всіх працівників промисловості, транспорту та сфери обслуговування.
4.1 Заходи техніки безпеки.
Перш ніж розробляти заходи з техніки безпеки необхідно проводити аналіз виробничого травматизму при виконанні споріднених робіт та операцій і на підприємстві в цілому. Причини, що викликали нещасні випадки на виробництві, аналізують для розробки найбільш ефективних заходів для їхнього усунення і попередження. На практиці користуються наступними методами аналізу:
монографічними,
топографічними,
статистичними.
При монографічному методі об’єктами дослідження служать окремі цехи, установки, види робіт, технологічні і трудовий процеси. Детально вивчають оброблювані предмети, основне і допоміжне устаткування, робоче місце, одяг робітників, прийоми робіт і загальні умови виробничої обстановки.
Одночасно вивчають нещасні випадки, що сталися раніше. Результати дослідження направляють на виявлення потенційних небезпек за даних умов роботи й обстановки. За матеріалами досліджень намічають заходи, у яких передбачають не тільки техніку безпеки (огороджену, захисну, блокувальну й ін.), але і заходи щодо забезпечення безпеки у усьому виробничому процесі, а також виробничій обстановці в цілому.
Монографічний метод – найбільш ефективний із усіх методів, тому що на відміну від інших він дає можливість не тільки найбільш повно уточнити, але й усунути причини, що викликали нещасний випадок, а також і запобігти їхньому повторенню.
З зіставлення монографічних обстежень однорідних цехів можна зробити висновки для широких узагальнень і проведення заходів загального характеру.
При топографічному методі нещасні випадки, що сталися, графічно зображують у вигляді умовних знаків на плані підприємства чи дільниці по місцю події. Вивішені на стіні такі плани постійно сигналізують (нагадують) про місця нещасних випадків. Повторення нещасних випадків у визначених місцях буде свідчити про неблагополуччя з охороною праці на даних об’єктах. На ці місця звертають особливу увагу, вивчають причини травматизму. Шляхом додаткового обстеження зазначених місць виявляють причини, що викликали нещасні випадки, і намічають поточні і перспективні заходи щодо усунення нещасних випадків для кожного окремого об’єкта.
Статистичний метод ґрунтується на вивченні матеріалів реєстрації й обліку нещасних випадків, зібраних за тривалий час (за півроку, рік), і систематизації нещасних випадків за професією, стажем, статтю, віком, характером робіт, технічними чинниками, характером травм (враження струмом, порізи, уколи і т.д.). По актах складається звіт за формою 7-ТВР. При цьому методі необхідно врахувати не тільки число нещасних випадків, але і зв’язати їх із числом працюючих на даному підприємстві і вагою отриманих травм, для чого користуються відносними показниками нещасних випадків, обумовленими формою 7-ТВР.
Визначення відносних показників травматизму
За даними форми 7-ТВР визначають показники травматизму.
Показник частоти Пч – це число потерпілих при нещасних випадках, зв’язаних із виробництвом, що доводяться на 1000 працюючих;
Показник ваги Пт – це середнє число робочих днів непрацездатності, що доводяться на один нещасливий випадок;
Показник непрацездатності Пн – це число людиноднів непрацездатності, що доводяться на 1000 працюючих.
Техніка безпеки – це система організаційних і технічних заходів і засобів, що запобігають впливові небезпечних виробничих чинників на процес виробництва.
Небезпечний виробничий чинник (небезпечний чинник) – виробничий чинник, вплив якого на працюючого приводить до травми.
Виробнича травма – травма, отримана працюючим на виробництві і викликана недотриманням вимог безпеки праці.
Виробнича небезпека – можливість впливу на працюючих небезпечних і шкідливих виробничих чинників.
Безпека праці – стан умов праці, при якому відсутня виробнича небезпека.
Зниженню або усуненню травматизму сприяє автоматизація виробничих процесів і керування устаткуванням, що виключає необхідність участі людини в роботі окремих частин устаткування, машин, механізмів і установок, а отже, виключає причини нещасних випадків, зв’язаних з обслуговуванням верстатів, машин, механізмів і установок під час їхньої роботи. До роботи допускаються особи, що добре знають конструкцію устаткування, вимоги техніки безпеки і безпечні прийоми роботи, при експлуатації, технічному обслуговуванні і ремонті устаткування.
Так як основна частина устаткування підприємства безпосередньо зв’язана з електричним струмом, то знанням правил електробезпеки на підприємстві приділяється особлива увага.
Електричні мережі й установки підрозділяються по напрузі, частоті і напрямку струму, виконанню мережі і по ступені небезпеки поразки електричним струмом.
По напрузі електромережі й установки можуть бути вище 1000В, до 1000В, 36В та 12В.
По частоті електроструму мережі й установки підрозділяються на наступні групи:
50 Гц – найбільш поширена частота;
200; 400; 600 Гц – підвищена частота;
3106 – 3107 Гц – висока частота (ВЧ);
3107 – 3108 Гц – дуже висока частота (ОВЧ);
3108 – 3109 Гц – ультрависока частота (УВЧ);
3109 – 31010 Гц – надвисока частота (СВЧ);
31010 – 31011 Гц – край висока частота (КВЧ);
31011 – 31012 Гц – над крайвисока частота (СКВЧ).
Мал. 4.1. Схеми: а - трьохпровідної мережі напругою вище 1000 В с заземленою нейтраллю; б — трьохпровідної мережі напругою до 1000 В с ізольованою нейтраллю; в - чотирьохпровідної мережі до 1000 В с глухозаземленною нейтраллю.
По напрямку струму мережі установки можуть бути змінного і постійного струму. У залежності від режиму нейтралі при напрузі вище 1000В відповідно до ПУЕ застосовують мережі трьохпровідні (мал. 4.1,а) із заземленою нейтраллю. При напрузі до 1000В відповідно до ПУЕ застосовують мережі трьохпровідні з ізольованою нейтраллю (мал. 4.1,б) і чотирьохпровідні з глухозаземленою нейтраллю (мал. 4.1,в). Нейтральна точка мереж трьохпровідних (мал. 4.1,б) з ізольованою нейтраллю не має зв’язку з землею. Такі мережі застосовують при незначних ємнісних струмах, коли можливо підтримати ізоляцію в гарному стані, коли мережі не схильні до впливу агресивних середовищ. Ці мережі знаходяться під постійним наглядом, вони більш безпечні, тому їх рекомендують застосовувати в торф’яній, вугільній і лісовій промисловості.
Мережі чотирьохпровідні з глухозаземленою нейтраллю застосовують там, де неможливо забезпечити гарну ізоляцію через високу вологість, агресивне середовище, коли внаслідок великої розгалуженості ємнісні струми досягають великих значень, небезпечних для людини, коли неможливо швидко відшукати й усунути пошкодження ізоляції (наприклад, міські і сільські мережі, мережі великих підприємств).
Виробнича санітарія. Гігієна праці грунтується на вивченні виробничого середовища і його впливу на умови праці, здоров’я робітників із метою розробки комплексу організаційних, санітарно-гігієнічних і лікувально-профілактичних заходів, необхідних для оздоровлення і підвищення продуктивності праці. Як наукова дисципліна гігієна праці – це база для практичної і законодавчої роботи в області санітарної охорони і гігієнічної раціоналізації праці. До технології й організації виробництва відносяться механізація технологічних процесів, впровадження напівавтоматичних і автоматичних способів виробництва, дистанційного керування устаткуванням і т.д.
У тісному зв’язку з технологією виробництва знаходиться трудовий процес, що вимагає визначеної нервово-психічної напруги, напруги окремих органів і систем, положення тіла при роботі і т.д. До санітарно-гігієнічних умов праці відносяться: вплив на організм людини метеорологічного чинника (температури, вологості, швидкості руху повітря, барометричного тиску), забруднення повітря парами, газами, пилом, вплив шуму, вібрації, електромагнітних випромінювань, радіації і т.д. Вплив на здоров'я вивчають за допомогою сучасних методів гігієнічної науки.
Виробнича санітарія - це система організаційних і санітарно-технічних заходів і засобів, що
