Дипломная работа: Разработка системы автоматизированного управления дозатором технологических растворов

Также система автоматизированного управления дозатором технологических растворов позволит решить проблему человеческих ошибок. Уменьшатся затраты на персонал, следовательно повышаются экономические показатели.

Целью выполнения настоящей выпускной квалификационной работы является разработка системы автоматизированного управления дозатором технологических растворов, в соответствии с техническим заданием на процесс дозирования.

В рамках настоящей выпускной квалификационной работы необходимо:

– необходимо разработать дозатор технологических растворов, а также систему управления для этого дозатора. Необходимо провести анализ дозирующих устройств на возможность использования в решении поставленной задачи;

– дозатор должен обеспечивать регулирование расхода химического раствора от 500 мл до 2,5 литров в час;

– относительная погрешность регулирования расхода, не более ±1% от максимального значения диапазона. Необходимо собрать модель в Simulink, для выявления погрешности;

– выдача химического раствора должна осуществляться капельным методом непрерывно;

– температура химического раствора должна поддерживаться от 70 °С до 90 °С. Абсолютная погрешность не более ±1 °С;

– минимальное время непрерывной работы дозатора, не менее 10 часов;

– среднее время наработки на отказ, не менее 100 часов;

– дозатор раствора не подлежит восстановлению и ремонту.

1 Обзор дозирующих устройств

Дозатор – устройство для автоматического отмеривания (дозирования) заданной массы или объёма твёрдых сыпучих материалов, паст, жидкостей, газов.

Дозаторы обеспечивают выдачу дозы одного или нескольких продуктов (соответственно, одно– и многокомпонентные дозаторы) одному или разным потребителям (соответственно, одно– и многоканальные дозаторы); изменяют количество компонентов в заданном соотношении с изменяющимся количеством других дозируемых компонентов (дозаторы соотношения); дозируют вещества в заданной временной или логической последовательности (программные дозаторы). Блок управления каждого дозатора – автоматический регулятор. Наибольшая эффективность использования дозаторов достигается, если регулятором или его основой служат микро–ЭВМ или мини–ЭВМ, позволяющие компенсировать влияние внешних возмущающих воздействий (например, параметров технологического режима процесса), вести дозирование по заданной программе, удобно представлять информацию оператору и передавать результаты дозирования (например, общий объем прошедшего продукта) на следующий уровень управления.

1.1 Объёмные дозаторы

Применяют для дозирования газов, жидкостей, паст, реже твёрдых сыпучих материалов. Дозы от долей кубических сантиметров до сотен (тысяч для газов) кубических метров, производительность от сантиметров кубических в час до тысяч метров кубических в час (для газов десятков тысяч), погрешность от 0,5 до 10-20 %.

Эти дозаторы просты по конструкции, достаточно надёжны.

Недостатки: зависимость объёма дозы, от температуры и давления (особенно для газов), значительная погрешность при дозировании пенящихся сред. Дозаторы дискретного действия в простейшем случае состоят из одной калиброванной ёмкости, снабжённой датчиком уровня, двух клапанов на входе в ёмкость и выходе из неё (для повышения точности и производительности дозаторы могут иметь несколько разных по объёму ёмкостей) и блока управления – двухпозиционного автоматического регулятора. Погрешность до 1,5 %. Сравнительно низкую погрешность и габариты имеют дозаторы дискретного действия на основе объёмных счётчиков продукта (роторы – лопастные, с овальными шестернями, винтовые и др.). Угол поворота ротора, соответствующий объёму прошедшего продукта, преобразуется в сигнал, поступающий в блок управления, который вычисляет общий объем прошедшего продукта, сравнивает его с заданием и формирует сигнал на прекращение подачи продукта.

1.2 Весовые дозаторы

Применяют для дозирования твёрдых сыпучих материалов, реже – жидкостей. Дозы от нескольких грамм до сотен килограмм, производительность от сотен до десятков т/ч, погрешность дозирования от 0,1 до 0,5 %. Из дозаторов дискретного действия бывают такие, в которых загружаемая ёмкость установлена на силоизмерительных преобразователях – тензометрических или платформенных весах. В открытых ёмкостях с жидкостями массу продукта при дозировании определяют по пропорциональной ей высоте слоя жидкости.

В некоторых, не отличающихся точностью дозаторах непрерывного действия, регулируется скорость потока материала или площадь поперечного сечения его слоя. Дозируемый материал поступает на силоизмерительный транспортер. Вес материала на ленте, как полагают, пропорционален производительности. Дозируемый материал поступает на силоизмерительный транспортер через питатель. Сигналы задания и расхода подаются в регулятор, который вырабатывает корректирующий сигнал на привод питателя, увеличивая или уменьшая скорость потока материала. Регулирование потока материала можно осуществлять также изменением скорости движения самого весоизмерительного транспортера.

Существуют лотковые весовые дозаторы непрерывного действия. Их отличие от ленточных дозаторов заключается в том, что сыпучий материал из питателя подаётся на неподвижный лоток, закреплённый на тензометрическом датчике. Преимущества такого дозатора в меньших габаритах и в отсутствии двигателя в конструкции лоткового расходомера

1.3 Двухканальное дозирующее устройство

Двухканальное дозирующее устройство состоит из двух идентичных каналов. Структурная схема канала показана на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Структурная схема одного канала дозирующего устройства

Канал дозирующего устройства включает в себя:

– расходную емкость;

– весовую емкость;

– тензометрический датчик веса емкости;