Файл: Содержание Введение 4 Теоретическая часть 6 1 Описание работы технологической схемы 6.doc
Добавлен: 06.12.2023
Просмотров: 202
Скачиваний: 3
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Содержание
Введение 4
1. Теоретическая часть 6
1.1 Описание работы технологической схемы 6
6
1.2 Описание работы принципиальной схемы 8
2. Практическая часть 10
2.1 Принципиальная электрическая схема управления с использованием современных средств автоматизации 10
2.2 Расчет и выбор элементов, схемы управления объектов автоматизации 12
2.3 Описание работы принципиальной и технологической схемы на всех режимах, заложенных в данный комплекс оборудования 22
2.4 Адресная схема подключений и компоновка щита управления 23
25
Заключение 25
Список литературы 26
Введение
Автоматизация сельскохозяйственного производства позволяет повысить производительность труда, увеличивает количество и повышает качество продукции, повышает надежность и продлевает срок работы оборудования, облегчает и оздоровляет условия труда, повышает его безопасность, сокращает текучесть рабочей силы и экономит затраты труда, ускоряет процесс стирания различий между трудом умственным и физическим, промышленным и сельскохозяйственным.
Управление тепловым режимом может быть ручным: переключение нагревательных элементов на разные напряжения, включение отдельных групп нагревателей и т.п. Однако автоматическое управление обогрева растений в теплице : только затраты электроэнергии по сравнению с ручным управлением сокращаются на 15 – 20%.
Теплицы, как объекты управления температурным режимом, относят к наиболее сложным объектам автоматизации, а определение их характеристик сопряжено с известными трудностями, вытекающими из особенностей.
Электрические нагревательные установки обладают высоким коэффициентом полезного действия, просты по конструкции и надежны в эксплуатации, компактны, легко поддаются автоматизации, обеспечивают высокий уровень технологического процесса, требуют меньших затрат труда обслуживающего персонала, менее опасны в пожарном отношении, наиболее полно отвечают требованиям производственной гигиены и санитарии.
Актуальность: Автоматизация направлена на снижение человеческих ошибок, поэтому использование автоматического управления климатом в парниках позволит более точно сохранять среду обитания растений.
Объект исследования: автоматизация управления климатом в теплицах.
Предмет исследования:Автоматизация обогрева растений
Цель: разработать проект автоматизации управления климатом в теплицах с применением современных средств автоматизации.
Задачи:
-
Произвести анализ технологического процесса. -
Выполнить модернизацию технологической схемы. -
Разработать принципиальную схему управления, с применением современных средств автоматизации. -
Произвести расчет и выбор элементов. -
Разработать программное обеспечение современных средств автоматизации. -
Разработка монтажной схемы.
Методы:
-теоретические: анализ, синтез, идеализация, моделирование;
-эмпирические: метод математической обработки данных.
1. Теоретическая часть
1.1 Описание работы технологической схемы
Рисунок № 1 Принципиальная схема управления температурой в парниках с почвенно-воздушным электрообогревом.
Самый распространённый способ автоматического управления температурой в парниках основан на периодическом включении и отключении нагревательных элементов при помощи магнитных пускателей. Электрическая схема управления режимом работы нагревательных элементов для одной группы, состоящей из четырёх парников, показана на рисунке 1. Нагревательные элементы переводят с одного напряжения питания на другое (220 или 380В) переключателями SA1 и SA2. Ручной режим задают, ставя тумблер SA3 в положение Р, автоматический – в положение А; отключённому состоянию нагревателей соответствует положение 0. Для автоматического управления тепловым режимом в воздушном пространстве одного из четырёх – шести последовательно соединённых парников устанавливают датчик температуры ВК.
В парниках только с почвенным обогревом на группу парников ставят один датчик температуры почвы. Его углубляют в почву парника на глубину около 0,1 м. Переключателем SA1 включают нагревательные элементы для обогрева воздуха, а переключателем SA2 – элементы обогрева почвы. При низкой температуре регулятор температуры в автоматическом режиме работы контактами SK включает магнитный пускатель КМ одновременно с подачей напряжения 380/220 В. По мере повышения температуры до заданной контакты SK размыкаются, и пускатель КМ отключает нагревательные элементы.
Широко распространено комплектное оборудование КП-1, предназначенное для автоматического управления температурой воздуха и почвы в парниках с почвенным и воздушным электрообогревом. Это оборудование можно применять и в плёночных теплицах площадью до 0,5 га. Электрообогрев осуществляется от шести параллельно соединённых рядов стального неизолированного провода диаметром 6 мм, уложенного на глубине не менее 0,25 м в парнике с расстоянием между проводами 0,25 м. Для обогрева воздуха нагревательные провода монтируют на внутренних боковых стенках парника.
Датчики устанавливают в одном из парников расположенных в центре каждого участка: в почве на глубине 0,1 м – датчик температуры почвы, а на боковой стенке парника – датчик температуры воздуха.
Электрообогревательные элементы подключают к понижающему трансформатору типа ТМОБ – 63. Для питания четырёх таких трансформаторов устанавливают электрическую подстанцию, мощностью не менее 250 кВ*А. Понижающие трансформаторы в режиме начального обогрева парника включают по схеме «звезда – звезда», а в режиме длительного обогрева – по схеме «звезда – треугольник». Трёхфазное линейное напряжение на вторичной стороне можно устанавливать переключение ответвлений трансформатора: в первом режиме 125, 103, и 85 В, во втором – 70, 60 и 49 В.
1.2 Описание работы принципиальной схемы
Рисунок № 2. Принципиальная электрическая схема комплекта оборудования типа КП-1
Принципиальная электрическая схема комплекта оборудования с одним понижающим трансформатором изображена на рисунке 2. Оборудование может работать в ручном режиме при установке универсального переключателя SA1 в положение Р или автоматическом – при установке SA1 в положение А. Ручное включение и отключение трансформатора и электронагревателей ЕК1…ЕК4 осуществляют дистанционно при помощи кнопок «Пуск» (SB2) и «Стоп» (SB1), предварительно включив соответственно рубильники SA6 и SA9 обогрева почвы и воздуха, а также автомат QF.
Автоматическое управление осуществляется при помощи логометров Р1 и Р2, выполняющих одновременно функции регулятора и измерительного прибора для визуального контроля фактической температуры почвы и воздуха в парниках. В измерительные цепи логометров включены по мостовой схеме термометры сопротивления типа ТСМ, служащие датчиками температуры почвы ВК2, ВК4 и воздуха ВК1 и ВК3.
Мостовая схема уравновешивается при заданной температуре. Если фактическая температура ниже заданной, то замыкаются контакты Р1 или Р2 и включаются магнитным пускателем КМ трансформатор ТV и электронагревательные элементы. При повышении температуры до заданной размыкаются контакты Р1 и Р2, а магнитный пускатель КМ отключает электропитание. Переключателями SA1, SА2 и рубильниками SA6, SA9 включают обогрев почвы или воздуха. К штепсельному разъёму ШР подключают электрифицированные механизмы для обработки почвы и ухода за растениями. Силу тока и значение напряжения во всех фазах контролируют с помощью амперметра и вольтметра с переключателями SA4 и SA5. Точность регулирования температуры составляет 1,5 С.
2. Практическая часть
2.1 Принципиальная электрическая схема управления с использованием современных средств автоматизации
Рисунок № 3 Принципиальная электрическая схема управления обогрева растений с контролёром ONI
Данная схема содержит: программируемый контроллер ONI, 1 электродвигатель, 1 Электронагреватель, 2 автоматических выключателя, 2 магнитных пускателя, 2 сигнальных лампы, датчик температуры и др.
-
Автоматический выключатель (QF) – выполняет функцию коммутации и защиты силовых цепей. -
Токовое реле (KA)- используются для защиты сети и источника питания при перегрузке по току или вследствие короткого замыкания. -
Электронагреватели (EK1 – ЕК4) – предназначены для нагрева грунта и воздуха за счет энергии получаемой из электросети. -
Сигнальные лампа (HL1) – сигнализирует о включении нагревательных элементов. -
Программируемый контроллер ONI– предназначен для построения наиболее простых программируемых устройств автоматического управления. -
Кнопки (SB1-SB2) – предназначены для запуска и остановки нагревательной установки. -
Твердотельное реле (А2) - служит для включения и выключения высокомощной цепи. -
Измерительный преобразователь температуры (А3) - является аналоговым измерительным преобразователем температуры для датчиков термосопротивлением Pt100. -
Потенциометр (СМ)- предназначен для определения напряжения. -
Датчики измерения температуры (SK1, SK2) – предназначены для измерения температуры в воздухе и грунте теплицы. -
2.2 Расчет и выбор элементов, схемы управления объектов автоматизации
Для расчета автоматического выключателя QF надо знать номинальные и пусковые токи электронагревателей
Номинальный ток рассчитываем по формуле:
Iном.EK=P/(1,73*U*cosɸ*ɳ), где (1)
напряжение
мощность
коэффициент мощности
коэффициент полезного действия
Пусковой ток рассчитываем по формуле:
Iп.EK= *Ki, где(2)
Iном – номинальный ток электронагревателя
Ki – коэффициент использования
Общая мощность нагревателя и двигателя составляет 11,6 кВт, двигатель и электронагреватель расписаны в таблице 1.
Таблица №1-Характеристика потребителей для силового оборудования
Номер на схеме | Наименование оборудования | Марка оборудования | Номинальная мощность (кВт) | Iном, А | Iп, А | КПД, η, % | Cos φ | Кi | Примечание |
EK | Электронагреватель | ЧТКОГР20000 0,5ГА | 20 | 30,42 | 30,42 | 100 | 1 | 1 | - |
Так как пусковые токи у данного электронагревателя равны номинальному, выбираем автоматический выключатель:
Под наши параметры подходит автоматический выключатель ВА47-29 3P 32А хар - ка «В»
Рисунок №4. ВА47-29 3P 32А хар-ка «B»