7. Примеры схем автоматизации производства строительных материалов, изделий и конструкций

7.1. Функциональные схемы автоматизации камер периодического действия

тепло-влажностной обработки железобетонных изделий

На рис. 6 представлен один из вариантов традиционной схемы автоматизации камеры периодического действия тепло-влажностной обработки железобетонных изделий.

Объектами автоматизации являются перфорированный трубопровод, уложенный вдоль стенок камеры, в который подается пар из общей магистрали, а также вентиляционная установка с управляющимися заслонками для удаления паровоздушной смеси из камеры и подачи холодного воздуха в камеру для охлаждения обрабатываемых железобетонных изделий.

Основная задача данной схемы автоматизации состоит в том, чтобы в течение всего цикла тепло-влажностной обработки железобетонных изделий поддерживать и изменять температуру среды в камере по заранее заданному закону как функции времени. Система программного регулирования состоит из датчика температуры (терморезистора) А1, позиционного регулятора температуры В1, который управляет исполнительным механизмом (электромагнитным клапаном) D1 подачи пара в перфорированные трубы камеры. Значение требуемой температуры в каждый момент времени от начала цикла устанавливает задатчик температуры С1. Он же по окончании времени цикла включает вентиляционную установку с помощью пусковой аппаратуры (магнитного пускателя)

С1 и открывает проток воздуху посредством исполнительных механизмов (электромагнитных клапанов) D3 и D4. По завершении времени охлаждения загорается сигнальная лампа HL1. При необходимости вентиляционную установку можно дополнительно включать кнопочным устройством С3, предварительно переведя ее в режим «ручного» управления переключателем режима C2. В качестве устройства для регулирования температуры В1 – С1 обычно используют программный регулятор температуры ПЭРТ-2М.

Рис. 6. Фрагмент схемы автоматизации пропарочной камеры

периодического действия

Для визуального контроля температуры в камере используется такой же датчик температуры А2 с показывающим прибором В2.

На данном рисунке приведена схема управления одной тепловой камеры. Если их несколько, то данная схема для других камер полностью дублируется.

Однако в таких схемах автоматизации есть ряд недостатков. Во-первых, имеющиеся в настоящее время программные регуляторы температуры морально устарели и практически промышленностью не выпускаются. Во-вторых, эта схема позволяет производить только позиционное регулирование температуры, которое для таких инерционных объектов приводит к значительным динамическим ошибкам. В-третьих, имеются определенные сложности в изготовлении шаблонов для программного регулирования, не позволяющие задавать временную программу с достаточной точностью. Кроме того, режим охлаждения практически не управляем, а релейная схема включения и выключения управляющих элементов страдает недостаточной надежностью работы таких систем. Все эти недостатки полностью можно свести к нулю при использовании программируемых контроллеров общего назначения. На рис. 7 приведен вариант программного регулирования температуры во всех тепловых камерах производственного участка с применением программируемых контроллеров.

По этой схеме на все тепловые камеры используется только один программируемый контроллер С2 с кнопочной станцией или клавиатурой С1 и символьным индикатором HG1. В каждой камере устанавливается по одному датчику А1 температуры (терморезистор с мостовой измерительной схемой и преобразователем «напряжение – ток»), сигналы которых поступают на входы модуля ввода непрерывных сигналов контроллера. Таким образом, в контроллере имеется информация о температуре среды в каждой камере, которая по выбору может быть отображена на символьном индикаторе.

Сама же программа изменения температуры в камерах заложена в электронной памяти контроллера, которая сравнивается со значением текущей температуры и, в зависимости от этой разницы, по определенному закону производится включение или выключение привода электромоторного регулирующего клапана Е1, с помощью которого устанавливается необходимое проходное сечение его. Электрическая схема датчика температуры с преобразователем «напряжение – ток» приведена на рис. 8. При нарушениях подачи пара конечный выключатель В1 при достижении предельных значений проходного сечения информирует об этом контроллер, а тот, в свою очередь, выводит это на табло индикатора HG1. Этот же контроллер производит управление электромагнитными клапанами Е2, Е3 и Е4, а также бесконтактным пусковым устройством D1 вентиляционной установки. При этом процесс охлаждения обрабатываемых изделий в камере тоже производится по заданной программе посредством позиционного управления вентиляционной установки, тем самым повышая качество обрабатываемых изделий и значительно сокращая внутренние температурные напряжения.

Подобные схемы с применением программируемых контроллеров легко приспосабливаются к любым технологиям тепло-влажностной обработки железобетонных изделий, а при смене температурной программы сами схемы остаются неизменными.

Рис. 7. Фрагмент схемы автоматизации пропарочной камеры

периодического действия на основе программируемого

контроллера

В электрической принципиальной схеме датчика температуры резисторы

R1, R3, R4 и терморезистор, подключаемый на вход Rt, составляют обычную мостовую схему, а операционный усилитель DA1 представляет собой регулятор тока через терморезистор. Поэтому напряжение на выходе этого усилителя изменяется линейно с изменением температуры в области терморезистора. На операционном усилителе собран преобразователь «напряжение – ток» для устранения влияния сопротивления линии связи от датчика до программируемого контроллера. В качестве терморезистора можно использовать терморезистор типа как ТСМ на 53 Ома, так и ТСП на 46 Ом. Резистором R4 выставляют ток, равным нулю, при 0^оС. Резистором R9 выставляют определенное значение тока при заданной температуре, например, 5 mA при 100^оС. Разумеется, эти установки производятся с помощью магазина сопротивлений вместо принятого терморезистора.

∞

∞

Рис. 8. Электрическая принципиальная схема датчика температуры

с токовым выходом

Следует отметить, что управление каждой тепловой камеры программируемый контроллер осуществляет независимо. Начальный момент цикла каждой камеры определяется моментом закрытия камеры крышкой, о чем сигнал с конечного выключателя 2В поступает непосредственно на вход модуля ввода дискретных величин контроллера. Подобным образом может быть построена система программного регулирования температуры в периодических камерах любой конструкции, любого принципа тепловой обработки изделий и любой температурной и временной программы.