АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Пермский государственный технический университет»

Р.А. Сажин

АВТОМАТИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

ГОРНОГО ПРОИЗВОДСТВА

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Издательство

Пермского государственного технического университета

2009

УДК 622.6

С14

Рецензенты:

кандидат технических наук И.Я. Сальников,

( ЗАО «Энергосервис» )

кандидат технически наук, доцент

(Пермского государственного технического университета)

Сажин Р.А.

С Автоатизаця технологических процессов горного произоства: учеб.

пособие /

Р.А. Сажин. − Пермь: Изд-во Перм. гос. техн. ун-та, 2009. − с.

ISBN

Рассмотрены вопросы, связанные с принципами работы и устройства систем для автоматизации технологических процессов горного производства. Для каждой технологической операции этого производства представлен анализ структур автоматических систем как в аналоговом так и цифровом исполнении. Приведены структуры алгоритмов управления этими операциями для устройств цифрового исполнения.

Предназначено для студентов очного и очно-заочного отделений горно-нефтяного факультета по специальностям «Электропривод и автоматизация технологических установок и комплексов» .

УДК 622.6

ISBN 978-5-88151-972-8 © ГОУ ВПО «Пермский государственный

технический университет», 2009

ВВЕДЕНИЕ

Техническое перевооружение горного производства включает в себя не только внедрение нового высоко производительного технологического оборудования, но и привязку его к современным средствам автоматического управления, основу которых составляют микропроцессорные системы. Поэтому развитие средств автоматизации (в том числе и цифровых) в настоящее время является ключевым звеном научно технического прогресса не только в горнодобывающей отрасли, но и во всей производственной сфере страны.

В основу работы большинства автоматических систем заложены типовые принципы взаимодействия структурных элементов автоматики на исполнительные устройства технологического оборудования, изучив которые можно не только разобраться в принципе работы любой автоматической системы, но и успешно создавать новые, более совершенные их образцы.

Целью этого учебного пособия является знакомство студентов с основными принципами автоматизации, со структурным и функциональным устройством средств автоматизации основных технологических операций горного производства.

1. ЭТАПЫ АВТОМАТИЗАЦИИ

Автоматизация технологических процессов горного производства предусматривает следующие этапы:

1. Частичную автоматизацию;

2. Комплексную автоматизацию;

3. Полную автоматизацию.

На этапе частичной автоматизации горного производства предусматривается перевод на автоматическое управление отдельных технологических машинами или установок. Примером такого этапа автоматизации является автоматическое управление отдельным комбайном, конвейером или вентилятором.

На следующем этапе комплексной автоматизации этого производства предусматривается перевод на совместное автоматическое управление комплекса технологических машин. Например: автоматическое управление добычным технологическим комплексом, состоящим из комбайна, призабойного конвейера и призабойной крепи.

Полная автоматизации производства предполагает автоматизацию всех процессов, входящих в производственный технологический цикл. Этот этап автоматизации реализуется на основе применения средств вычислительной техники и микропроцессорных устройств. В горной промышленности по ряду объективных причин полная автоматизация пока не применяется. В других отраслях промышленности например в легкой и пищевой полностью автоматизированные производства уже существуют.

ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

Автоматизация технологических процессов предполагает решение следующих задач по управлению технологическими процессами: 1. Автоматическую сигнализацию о состоянии объекта управления; 2. Автоматический контроль параметров объекта управления;

ТРЕБОВАНИЯ К СИСТМАМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПОЦЕССОВ ГОРНЫХ РАБОТ

1. Режим работы системы автоматического управления должен соответствовать режиму работы технологического оборудования подлежащего автоматизации. … 2. Системы автоматизации технологических процессов горно-добычных работ… 3. Системы автоматизации технологических процессов горно-добычных работ должны быть совместимы по энергии питания с…

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ АВТОМАТИКИ

4.1. Элементы процесса управления Автоматизация любого процесса всегда связана с управлением этим процессом с помощью воздействия определенных средств…

ЭЛЕМЕПНТЫ ТЕОРИИ РАБОТЫ ДИСКРЕТНЫХ АВОМАТОВ

5.1.Характеристика дискретного автомата.

МИКРПРОЦССОРНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Современные микропроцессорные системы автоматического управления технологическими процессами выполняются на основе микроконтроллеров, которые могут быть встроенными непосредственно в технологическое оборудование или объединяться в распределительные промышленные сети для управления конкретным технологическим процессом

В отличие от аналоговых систем автоматики, структура которых определяется структурой алгоритма управления, микропроцессорные (цифровые) системы автоматики имеют постоянную структуру, а их функциональное назначение определяется только программой (алгоритмом) управления.

Структура микропроцессорных систем

Несмотря на разное конструктивное исполнение, все микропроцессорные системы автоматического управления имеют общую внутреннюю структуру (рис. 14). … Основой любой микропроцессорной системы управления является микропроцессор,… Шина адреса служит для передачи адреса обращения микропроцессора к другим периферийным структурным блокам. По шине…

Структура микропроцессора

Микропроцессор (рис. 15) состоит из следующих структурных блоков: ─ внутренней шины; ─ регистров общего назначения;

Принцип работы микропроцессора при обработке команд

Перед началом работы микропроцессора в его программный счетчик автоматически заносится адрес первой команды программы управления работой… Команда управления микропроцессорной системой состоит из двух частей: признака…

Принцип работы микропроцессора при обработке цифровых сигналов

Обработка цифровых сигналов производится в арифметико-логическом устройстве микропроцессора. Это устройство может обрабатывать одновременно два…

Программируемый параллельный интерфейс,

Параллельные порты микропроцессорных систем

Программируемый параллельный интерфейс (ППИ) (адаптер параллельной связи) служит для связи микропроцессора с дискретными или аналоговыми объектами,… Программируемый параллельный интерфейс (рис.16.) связан с микропроцессором…

Программируемый таймер

Программируемый таймер (рис. 18) связан с микропроцессором аналогично программируемому параллельному интерфейсу, т.е. через шину адреса (ША) со…

Программируемый последовательный интерфейс,

Последовательные порты микропроцессорных систем

Обмен информацией в параллельном коде через параллельные порты (интерфейсы) может быть успешно осуществлен только внутри микропроцессорной системы.… Проблема обмена информацией между двумя или несколькими микропроцессорными… Последовательный программируемый интерфейс (порт) (ПосПИ) как структурный блок микропроцессорной системы работает…

Программируемые контроллеры

Микропроцессоры являются не только основой персональных ЭВМ, но и на их основе стали развиваться специальные управляющие устройства, которые… Для первых ПЛК контроллеров было характерно наличие в их структуре устройств,… Чуть позже на основе микропроцессорных систем были созданы контроллеры, которые заменили аналоговые регуляторы. Эти…

Структура распределенной системы управления.

В течение многих лет системы управления строились по централизованному типу, в котором имелось одно мощное управляющее вычислительное устройство со… Информационный обмен в промышленных сетях строится по одному из трех… Современные открытые, распределенные системы управления строятся через промышленные…

Программное обеспечение распределенной системы управления

Успешному внедрению промышленных логических контроллеров (ПЛК) способствовало появление программного обеспечения, получившего совместно с ПЛК… Разработчики SCADA-систем выставили на рынке множество программных пакетов… Среди программ ОРС-серверов преобладает универсальный пакет Universal OPC фирмы Fastwel. В то же время и другие…

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ВЫЕМКИ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ

Задачи и особенности автоматизации выемочных работ

Технологические процессы горного производства связные с его спецификой требуют от систем автоматического управления выполнения следующих задач.

1. Обеспечение минимальных энергетических затрат добычи полезного ископаемого.

2. Обеспечение своевременной и безопасной передвижки призабойной крепи.

3. Вывод обслуживающего персонала на безопасное расстояние от забоя лавы (это задача минимум) или переход на безлюдную выемку (это задача максимум).

Требования к системам автоматизации выемочных работ

Системы автоматического управления технологическим процессом выемки полезного ископаемого должны обеспечивать.

1. Автоматическую подачу предупредительного звукового сигнала перед запуском комбайна или добычного комплекса.

2. Автоматическое поддержание нагрузки на режущем органе выемочной

машины.

3. Автоматическую остановку подачи выемочной машины. при встрече ее с препятствием на машинной дороге.

4. Автоматический реверс направления движения выемочной машины на конечных участках лавы.

5. Обеспечение согласованного режима работы с системой автоматической передвижки призабойной крепи.

6. Обеспечение согласованного режима работы с системой автоматического контроля газового состояния лавы.

7. Автоматическое отключение приводов резания и подачи выемочной машины при аварийной ситуации.

Варианты и функциональные схемы автоматического поддержания нагрузки на приводе выемочной машины

Принципиально существуют два варианта автоматизации поддержания нагрузки на приводе выемочной машины.

1. Вариант, при котором оптимальная нагрузка на приводе выемочной машины поддерживается изменением только изменением скорости ее подачи на забой (минимальный вариант).

2. Вариант, при котором оптимальная нагрузка на приводе выемочной машины поддерживается одновременным изменением, как скорости подачи, так и скорости режущего исполнительного органа (максимальный вариант). Однако этот вариант значительно сложней предыдущего для практической реализации, поэтому в настоящее время он реализован только для выемочных машин с раздельным приводом.

Оба вариант автоматизации поддержания нагрузки на приводе выемочной машины обеспечивают вариацию следующих параметров ее рабочего цикла.

· Vp - скоростью резания полезного ископаемого;

· Vп - скоростью подачи выемочной машины;

· Po - эффективной мощностью резания полезного ископаемого.

В свою очередь минимальный вариант автоматизации выемочных работ делится на следующие разновидности:

· стабилизацию скоростей;

· экстремальный вариант;

· стабилизацию мощности;

· двойной экстремальный вариант.

Вариант стабилизации скоростей

При этом варианте соотношения основных параметров рабочего цикла выемки полезного ископаемого следующие :

Vp = const; Vп = const; Pon = var;

Этот вариант можно реализовать завышением мощности привода выемочной машины. Он эффективен только для выемки пластов полезного ископаемого мало меняющихся по крепости и мощности залегания.

При этом варианте соотношения основных параметров рабочего цикла выемки полезного ископаемого следующие:

Vp = var; Vп = const; Pon = min;

Структурная схема этого варианта представлена на рис.28.

В схеме этого варианта введены следующие обозначения:

Рэф зад – заданное значение эффективной мощности привода;

У – усилитель;

РЭ – регулирующий элемент;

Пр ИО – привод исполнительного органа;

Dм – датчик мощности.

Рис.28. Структура экстремального варианта автоматизации поддержания

нагрузки на приводе выемочной машины.

Этот вариант обеспечивает постоянную производительность выемочной машины, но ее работа осуществляется с постоянным недогрузом по мощности привода, а следовательно и по производительности.

Применение этого варианта поддержания нагрузки на приводе выемочной машины целесообразно для выемочных машин с раздельными приводами основных механизмов.

Вариант стабилизации мощности

Соотношения основных параметров рабочего цикла выемки полезного ископаемого при этом варианте следующие:

Vp = var; Vп = const; Pon = const;

Структурная схема этого варианта представлена на рис.29. Этот вариант обеспечивает полное использование установленной мощности привода выемочной машины.

Рис.29. Структура системы автоматизации поддержания нагрузки на приводе

выемочной машины в варианте стабилизации мощности.

В схеме этого варианта введены следующие обозначения:

ПрП – привод подачи;

К – комбайн;

Dр – датчик скорости резания.

Применение этого варианта обеспечивает полное использование мощности приводов выемочной машины, но он не обеспечивает оптимальности режимов ее работы. Наибольшее применение этот вариант нашел для автоматизации выемочных работ на пластах малой мощности не требующей большой энерго- вооруженности комбайнов. В самом упрощенном виде он был использован для автоматического поддержания нагрузки на приводе врубовой машины «Урал –33».

Двойной экстремальный вариант

Этот вариант обеспечивает одновременное управление по двум параметрам, один из которых, как правило, является приоритетным. Примером реализации такого варианта является схема управления, представленная на рис.30.

Рис.30. Структура системы автоматизации поддержания нагрузки на приводе

выемочной машины в двойном экстремальном варианте.

В этой схеме представлены два контура управления: один из них управляет эффективной мощностью двигателя, а второй скоростью подачи выемочной машины. При этом первый контур является приоритетным по сравнению со вторым контуром. Этот вариант применяется в основных системах автоматического поддержания нагрузки горных машин, таких как САДУ-2 и ИПИР-3М.

7.4. Автоматизация поддержания нагрузки в варианте стабилизации мощности на приводе врубовой машины «Урал–33» с электро-гидравлическими подающим механизмом.

Врубовая машина «Урал –33» в свое время применялась для создания врубовой щели в нижней части угольных пластов, которая облегчала последующее разрушение этого пласта буро-взрывным способом. Эта машина имела общий электропривод для режущего органа и гидравлической подающей части. Принципиальная схема автоматического управления этой машиной представлена на рис.31.

Датчиком нагрузки на приводе этой машины является трансформатор тока ТТ, включенный в одну из фаз силовой сети питания ее электродвигателя. Между двумя другими фазами этой сети включен трансформатор напряжения ТН, формирующий опорный сигнал и играющий роль задающего элемента системы, относительно которого настраивается вся система автоматики. Оба сигнала подаются на соответствующие выпрямительные мосты В1 и В2.

Рис.31. Принципиальная схема автоматического поддержания нагрузки на

приводе врубовой машины «Урал-33»

Выпрямительные мосты В1 и В2 входят в состав элемента сравнения системы, которая настраивается таким образом, чтобы при равенстве сигналов ТН и ТТ транзисторные ключи Т1 и Т2 находились бы в закрытом состоянии. При этом исполнительные электромагниты ЭМ1 и ЭМ2 должны находятся в обесточенном состоянии.

В случае перегрузки двигателя выемочной машины сигнал с трансформатора тока ТТ будет превышать задающий сигнал, в результате чего откроется транзистор Т1 и включит через свою эммитерно - коллекторную цепь электромагнит ЭМ1, воздействие которого на регулятор скорости подачи приведет к снижению этой скорости, а следовательно и к снижению нагрузки на двигателе.

В случае недогрузки двигателя выемочной машины на элементе сравнения будет преобладать задающий сигнал, что аналогично приведет к включения электромагнита ЭМ2, а следовательно к соответствующему увеличению скорости подачи и нагрузки на двигатель машины.

Принципиальная схема автоматического поддержания нагрузки на приводе врубовой машины, представленная на Рис.31. Эта схема реализует аналоговый вариант регулятора нагрузки.

Более современный, микропроцессорный (цифровой), вариант такого регулятора показан на рис.32. Основу такого регулятора составляет микропроцессорный контроллер с портами параллельного ввода-вывода или микропроцессорные модули с аналогичными портами.

Датчик нагрузки (трансформатор тока) подключен на один из каналов порта аналогового ввода. Трансформатор напряжения исключен из этой схемы, так как в нем нет необходимости в силу того, что цифровой задающий сигнал вводится в оперативную память контроллера, а элементом сравнения в нем является арифметическо-логическое устройство АЛУ. Кнопки «ПУСК» и «СТОП» подключены к соответствующим каналам порта дискретного ввода.

Рис.32. Принципиальная схема автоматического цифрового регулятора нагрузки

на приводе врубовой машины.

Исполнительные электромагниты ЭМ1 и ЭМ2 , воздействующие на регуляторы скорости подачи машины, подключаются к соответствующим каналам порта дискретного вывода. Взаимодействие всех элементов этой системы в процессе регулирования нагрузки на приводе машины определяется алгоритмом и написанной на его основе рабочей программой, которая хранится в памяти микроконтроллера. Структура этого алгоритма показана на рис.33.

После запуска этого алгоритма в цикле опрашивается состояние кнопки «Пуск», при нажатии которой происходит переход к циклическому процессу работы регулятора. В начале этого цикла опрашивается датчик нагрузки (трансформатор тока), после чего фактическая нагрузка двигателя сравнивается с заданной. При равенстве этих нагрузок происходит циклический возврат к опросу датчика тока. При неравенстве этих сигналов в зависимости от их соотношения происходит включение электромагнитов ЭМ1 или ЭМ2. Возврат к очередному циклу работы регулятора происходит после анализа состояния кнопки «Стоп». Если эта кнопка нажата, то цикл работы прекращается и происходит останов всего алгоритма.

Рис.33. Алгоритм поддержания нагрузки на приводе врубовой машины

Автоматизация поддержания нагрузки на приводе выемочных машин в режиме двойного экстремального варианта.

Двойной экстремальный вариант автоматического поддержания нагрузки на приводе выемочных машин является основным структурным вариантом устройства серийной аппаратуры типа САДУ-2 и ИПИР-3М.

7.5.1.Система поддержания нагрузки на приводе выемочной машины помощью аппаратуры САДУ-2

Автоматическая система поддержания нагрузки на приводе выемочной машины типа САДУ-2 выпускается серийно в аналоговом варианте. Структура этой системы представлена на рис.34.

Рис. 34. Структурная схема аппаратуры САДУ-2.

В аппаратуре САДУ-2 заложено два контура регулирования: по току двигателя выемочной машины и по скорости ее подачи на забой, причем первый контур имеет больший приоритет над вторым.

Принцип работы аппаратуры состоит в следующем. Если ток нагрузки двигателя не превышает заданного значения, то в этом случае работает контур регулирования скорости подачи выемочной машины на забой. Фактическое значение этой скорости фиксируется датчиком скорости ДС и сравнивается на элементе сравнения ЭС1 с величиной его заданного значения. В случае превышения фактической скорости над заданным ее значением сигнал элемента сравнения перекидывает триггер Т2 в единичное состояние. Этот сигнал через нормально замкнутый контакт ЭР электронного реле включает электромагнит ЭМ1. Сигнал с этого электромагнита поступает на элемент сравнения ЭС2 где преобразуется в сигнал, который смещает положение золотника в сторону увеличения производительности гидронасоса ГН, который в свою очередь увеличивает скорость вращения гидромотора ГД, а следовательно возрастает и скорость подачи комбайна. Это увеличение продолжается до тех пор, пока фактическая скорость подачи не сравняется с заданной. При превышении скорости подачи выше заданного уровня триггер Т2 переходит в нулевое состояние, поэтому электромагнит ЭМ1 отключается и золотник перемещается в сторону снижения производительности насоса, значит и уменьшения скорости подачи.

При перегрузке двигателя выемочной машины в работу вступает контур управления нагрузкой на двигателе. При этом сигнал датчика нагрузки ДН будет превышать величину задающего сигнала на элементе сравнения ЭС3, в результате чего сигнал на выходе этого элемента перекинет триггер Т1 в единичное состояние. Этот триггер включит одновременно электромагнит ЭМ2 и электронное реле ЭР. Это реле разомкнет свой контакт в контуре управления скоростью подачи и тем самым выключит его из процесса управления, а электромагнит ЭМ2 будет перемещать золотник в сторону снижения производительности насоса и снижать скорость подачи до тех пор пока нагрузка на двигатель не достигнет заданного значения. Когда это произойдет триггер Т1 размыкает реле ЭР и в работу снова включается контур управления скоростью подачи.

Принцип управления, заложенный в аппаратуре САДУ-2, может быть реализован в микропроцессорном варианте с использованием микроконтроллера. Схема микропроцессорного варианта аппаратуры САДУ-2 представлена на рис.35.

Рис. 35. Схема микропроцессорного варианта аппаратуры САДУ-2

Основу такой аппаратуры составляет микропроцессорный контроллер или микропроцессорные модули с аналогичным портом ввода и с портами дискретного ввода-вывода. К порту дискретного ввода подключены кнопки «пуск» и «стоп», а к порту аналогового ввода подключены датчик нагрузки ДН и датчик скорости ДС. К порту дискретного вывода подключены исполнительные электромагниты ЭМ 1 и ЭМ2. Взаимодействие всех элементов этой системы в процессе автоматического управления определяется алгоритмом, структура которого показана на рис.36.

Как и в предыдущем алгоритме, после его запуска первоначально в цикле опрашивается состояние кнопки «пуск», при нажатии которой происходит переход к циклическому процессу работы этой микропроцессорной системы. Так как контур регулирования нагрузкой двигателя является приоритетным, то в начале этого цикла опрашивается состояние датчика нагрузки (трансформатора тока), после чего фактическая нагрузка двигателя сравнивается с заданной ее величиной, которая считывается из памяти микроконтроллера. Если фактическая нагрузка будет превышать заданную то происходит переход к оператору включения электромагнита ЭМ2, в результате чего уменьшается скорость подачи и величина тока двигателя.

Рис.36. Алгоритм работы аппаратуры САДУ-2.

В противном случае происходит переход контуру регулирования заданной скорости подачи. С этой целью опрашивается датчик скорости ДС и его показания сравниваются с заданной величиной этой скорости также находящейся в памяти контроллера. В случае равенства этих сигналов никаких изменений в системе не происходит, и алгоритм автоматически переходит на повторение нового цикла. При неравенстве этих сигналов происходит включение одного из электромагнитов в зависимости от того, какой из сигналов при этом сравнении преобладает. Далее перед переходом на очередной цикл управления происходит анализ состояния кнопки «стоп». Если эта кнопка нажата, то цикл работы прекращается в противном случае цикл управления продолжается.

7.5.2. Система поддержания нагрузки на приводе выемочной машины помощью аппаратуры ИПИР-3М

Аппаратура ИПИР-3М это импульсный пропорционально-интегральный регулятор нагрузки на приводе выемочной машины. Она выпускается серийно в аналоговом варианте. Структура этого устройства представлена на рис.37.

Регулятор ИПИР-3М импульсного типа. Как и аппаратура САДУ-2 он содержит два контура управления. Один из них является контуром управления по мощности двигателя, другой по скорости подачи машины на забой. Как и в предыдущем случае, первый контур имеет наибольший приоритет.

Задающий и фактический сигналы по нагрузке двигателя подаются на элемент сравнения ктического и заданного тока нагрузки двигателя сигнал с элемента сравнения С1, который формирует два выходных сигнала импульсного типа. Первый импульсный сигнал появляется в том случае, если ток нагрузки двигателя будет превышать заданное значение. Этот сигнал подается на первый широтно-импульсный преобразователь ШИМ1, который преобразует сигнал положительного рассогласования в широтно-модулированный импульсный сигнал. Ширина импульса этого преобразователя пропорциональна величине положительного рассогласования между заданным и фактическим током нагрузки. Сигнал с ШИМ1 через логические элементы И-НЕ и релейный элемент (ключ К1), импульсно подается на логический ключ И второго контура управления. При отрицательном рассогласовании фактического и заданного тока нагрузки двигателя сигнал с элемента сравнения С1 подается на ШИМ2 , работающего по такому же принципу как и ШИМ1. Выходной сигнал этого модулятора импульсно включает релейный ключ А4, который через блок логики управляет исполнительными электромагнитами.

Контур регулирования скорости подачи содержит элемент сравнения С2, предназначенный для сравнения заданной и фактической скорости подачи комбайна. Причем сигнал от задающего устройства поступает через логический ключ И, на который одновременно подается с ключа К1 импульсный сигнал положительного рассогласования токовой нагрузки двигателя. Вторым входным сигналом элемента сравнения С2 является сигнал с датчика скорости ДС. Сигнал этого датчика включает одновременно релейный ключ К4, который регистрирует

направление перемещения выемочной машины.

Рис.37. Структурная схема аппаратуры ИПИР-3М

Сигнал положительного рассогласования с элемента С2 подается на включение релейного ключа К2, а ключ К3 включается сигналом отрицательного рассогласования входного сигнала с элемента С2. Сигналы с ключей А4, К2, К3 и К4 одновременно подаются на блок логики, который по встроенному алгоритму включает исполнительные электромагниты ЭМ1 и ЭМ2. Эти электромагниты меняют величину скорости механизма подачи ПП выемочной машины. Скорость этой подачи регистрируется датчиком скорости ДС, а величина токовой нагрузки двигателя регистрируется трансформатором тока. Логика работы регулятора ИПИР-3М приведена в табл. 1.

Таблица 1.

Загрузка двигателя	Норма	Недогрузка	Перегрузка

Соотношение скоростей	Vз =Vф	Vз <Vф	Vз >Vф	Vз <Vф	Vз >Vф
	К4
	К2				Импульсы
	К3					Импульсы
	А4		Импульсы	Импульсы
Уменьшение	ЭМ1				Импульсы
Увеличение	ЭМ2			Импульсы

Согласно логике этой таблицы приоритетным параметром управления является загрузка двигателя, которая может быть: нормальной, недогруженной и перегруженной. Внутри каждого из этих вариантов загрузки двигателя различают еще вариант соотношения вторичного параметра регулирования - скорости подачи комбайна, которая в свою очередь может превышать ее заданное или быть меньше этого значения.

При нормальных соотношениях обеих параметров блок логики отключает оба электромагнита, так как нет необходимости в их регулировании. При недогрузке двигателя и перегрузке по скорости регулятор постоянно снижает скорость подачи до тех пор, пока не сравняются ее фактическое и заданное значение. Если же скорость подачи при недогрузке двигателя ниже заданного значения, то регулятор импульсно (ступенчато) увеличивает эту скорость. При этом на каждом импульсе увеличения скорости подачи проверяется степень токовой перегрузки двигателя. Это позволяет снизить возможность перегрузки двигателя при определенных значениях возрастающей скорости подачи. Как только появляется эта перегрузка, регулятор прекращает увеличение скорости подачи комбайна.

При перегрузке двигателя и превышении скорости подачи регулятор также импульсно снижает эту скорость до заданного значения нагрузки и скорости. Если же при перегрузке двигателя скорость подачи ниже заданной, то регулятор не производит изменения скоростей. При этом со временем процесс нормализуется естественным способом.

Принцип управления, заложенный в аппаратуре ИПИР-3М, может быть реализован в микропроцессорном варианте. Схема микропроцессорного варианта аппаратуры ИПИР-3М представлена на рис.38.

Рис. 38. Схема микропроцессорного варианта аппаратуры ИПИР-3М.

Как и в предыдущем случае, основу такой аппаратуры составляет микропроцессорный контроллер или микропроцессорные модули с портом аналогового ввода и с портами дискретного ввода-вывода. К порту дискретного ввода подключены кнопки «пуск» и «стоп», а к порту аналогового ввода подключены датчики нагрузки «ДН» и скорости «ДС». К порту дискретного вывода подключены исполнительные Электромагниты «ЭМ1» и «ЭМ2». Кроме того в этом микроконтроллере (или модуле) использован порт встроенных таймеров-счетчиков, которые программно выдают импульсные сигналы, подаваемые через логические ключи «ИЛИ» совместно с дискретными сигналами для управления электромагнитами.

Алгоритм управления этой системы в упрощенном варианте представлен на Рис.39.

Рис.39. Алгоритм работы аппаратуры ИПИР-3М

После запуска этого алгоритма производится ввод заданных предельных значений тока нагрузки двигателя и скорости подачи комбайна. Затем происходит переход к циклическому процессу работы микропроцессорного регулятора. Последовательно производится опрос датчиков тока и скорости подачи комбайна.

Так как контур регулирования нагрузкой двигателя является приоритетным, то в начале этого цикла фактическая нагрузка двигателя сравнивается с заданной ее величиной, которая считывается из памяти микроконтроллера. Если фактическая нагрузка не будет превышать заданной, то происходит переход к оператору проверки равенства фактической и заданной скоростей подачи комбайна. В случае выполнения этого условия происходит возврат на начало этого цикла (к опросу датчиков), в противном случае производится проверка условия неравенства этих скоростей. При этом, если фактическая скорость подачи комбайна не будет превышать заданную, то включается режим импульсного увеличения этой скорости, до тех пор пока заданная скорость не сравняется с фактической.

В случае превышения фактической скорости подачи комбайна над заданной включается режим постоянного уменьшения этой скорости до заданной величины. Импульсный режим уменьшения не нужен, так как этом случае нет опасности перегрузки двигателя. Только в случае перегрузки двигателя и превышении фактической скорости подачи над заданной это снижение происходит в импульсном режиме.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПЕРЕДВИЖКИ РИЗАБОЙНОЙ КРПИ

Передвижная призабойная крепь (рис. 40.) служит для временного поддержания призабойного пространства лавы на период выемки полосы полезного…

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА ПРОХОДЧЕСКИХ РАБОТ

Для проведения подготовительных выработок на шахтах выполняются проходческие работы, которые могут обеспечиваться комбайновым или буровзрывным способами. Комбайновый способ проходки шахтных выработок применяется в том случае, если крепость разрушаемой породы не высока. При более высокой крепости породы шахтных выработок применяют буровзрывной способ проходки.

Автоматизации работы проходческих комбайнов

Системы автоматического управления работой проходческих комбайнов должны обеспечивать: 1. Автоматическое поддержание нагрузки на режущем органе проходческой… 2. Автоматическое программное управление траекторией движения

Автоматизации проходческих работ буровзрывным способом

Процесс проведения горных выработок буровзрывным способом состоит из нескольких операций таких как: · обуривание забоя в соответствии с паспортом бурения шпуров; · зарядка и взрывание этих шпуров;

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА КОНВЕЙЕРНОГО ТРАСПОРТА

В соответствии с технологией транспортировки полезного ископаемого конвейерным… · Стационарные;

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПОДЗЕМНОГО РЕЛЬСОВОГО ТАНСПОРТА

Транспортировка грузов по подземным шахтным выработкам может выполняться не только конвейерами, но и рельсовым транспортом с электровозной тягой.… 1. Обеспечивать автоматический пуск и разгон рудничного поезда без пробуксовки ведущих колес локомотива…

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ

В НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Средства автоматизации, внедренные на нефтяных и газовых промыслах, позволили резко повысить производительность добычи и снизить трудоемкость этого… Современные нефтяные и газодобывающие предприятия представляют собой сложные… 1) непрерывность и однотипность технологического цикла;

Автоматизация процесса бурения нефтяных или газовых скважин

Бурение скважин является трудоемким и капиталоемким, но необходимым процессом, без выполнения которого невозможна разведка и вскрытие нефтяных и… Основная трудность автоматизации бурения нефтяных или газовых скважин… Повысить точность этой аппаратуры можно путем использования сложных алгоритмов, учитывающих одновременно несколько…

Регулирование параметров при бурении нефтяных или газовых скважин

Основной задачей системы автоматизации при бурении скважин является автоматическое регулирование независимых параметров, к которым относятся частота… При роторном бурении частоту вращения бурового инструмента можно плавно… При ручном управлении процессом бурения скважины буровой мастер по показаниям приборов с помощью тормоза буровой…

Микропроцессорная система управления процессом бурения нефтяных или газовых скважин

Использование микропроцессорных систем для управления процессом бурения позволило не только успешно решить проблему эффективного регулирования… Система автоматизированного управления бурением нефтяных и газовых скважин…

Автоматизация процесса добычи и первичной подготовки нефти

После вскрытия бурением скважин нефтеносных горизонтов и их обустройства оборудованием, необходимым для добычи нефти, начинается сам процесс добычи… Добыча нефти может осуществляться тремя способами: фонтанным, насосным и… Фонтанный способ добычи нефти применяется на начальной стадии разработки месторождения, когда уровень пластового…

Автоматизация группового замера дебита скважин

Автоматизированный замер дебита куста нефтяных скважин осуществляется на групповой измерительной установке «Спутник» (рис. 83), которая имеет… К кусту нефтедобывающих скважин эта установка подключается через систему… Измерительный сепаратор состоит из герметичной емкости 5, в которую через верхний патрубок 6 поступает…

ЭЛЕМЕНТЫ И СТРУКТУРЫ СИСТЕМ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НЕФТЯНОЙ И ГАЗОВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Учебное пособие

Редактор и корректор

_______________________________________________________________

Подписано в печать 15.01.2008. Формат 60х90/16.

Уч. печ. л. Тираж экз Заказ № 3/2008

________________________________________________________________