Аннотация 2
Введение 4
1. Состояние вопроса 7
1.1. Формулирование актуальности, цели и задач проекта 7
1.2. Анализ исходных данных и известных решений 7
2. Конструкция вибропривода 12
3. Силовая схема системы питания вибропривода 14
3.1. Разработка силовой схемы системы питания вибропривода 14
3.2. Выбор элементов силовой схемы 20
4. Система управления 24
4.1. Разработка блок-схемы алгоритма работы системы управления 24
4.2. Обзор продукции основных фирм-изготовителей микроконтроллеров 29
4.3. Выбор микроконтроллера и его описание 32
4.4. Разработка схемы управления системы управления 36
4.5. Выбор элементов схемы системы управления 41
4.6. Разработка блока питания системы управления 46
4.7. Разработка блок-схемы программы для микроконтроллера 48
4.8. Составление программы 58
4.9. Отладка программы и средства программирования 58
Заключение 62
Список используемой литературы 64
Приложение А 67
Приложение Б 70
Приложение В. Спецификация 78
В настоящее время в различных отраслях промышленности, особенно в химической, широко используются гранулированные продукты. Это объясняется преимуществом гранул по сравнению с порошкообразной, жидкой и пастообразной формами веществ. Большое внимание уделено исследованиям, разработке теории процессов гранулирования [14], а также созданию и совершенствованию оборудования для приготовления гранул - грануляторов.
Производительность грануляционного оборудования и качество получаемых гранул в значительной степени определяется как конструкцией грануляторов, так и режимами их работы. В основу конструкций данных устройств положено свойство струи жидкости распадаться на равномерные капли, что достигается периодическим изменением скорости ее истечения из отверстий перфорированной или пористой оболочки [22]. Данный режим работы наиболее эффективно обеспечивает вибрационная техника. Использование вибрационных грануляторов позволяет получить в большинстве технологических процессов экономически более выгодные и высококачественные результаты [22].
Общий вид одного из вариантов конструкций виброгрануляторов с перфорированной вращающейся оболочкой представлен на рис. В.1. Основным элементом конструкции гранулятора является чашеобразное перфорированное днище 1, плоская центральная неперфорированная часть 2 которого соединена при помощи стержня 3 с виброприводом 4. Подача гранулируемого вещества в полость перфорированного днища 1 осуществляется через трубу 5, связанную с кольцевым каналом 6, переходящим в распределитель 7. Для сепарирования пузырьков воздуха и предотвращения засорения отверстий истечения случайными твердыми частицами после распределителя 7 устанавливается сетка 8. Для выхода воздуха при сепарировании в корпусе гранулятора 9 имеются отверстия 10. Гранулятор размещается в камере 11, в которой предусмотрены отверстия для выхода гранулированного вещества 12 и вентиляции 13, а также установлены вентиляторы 14.
Устройство работает следующим образом. Вещество, предназначенное для гранулирования, подается в направлении 15 и заполняет полость днища 1. Далее оно проходит через отверстия истечения днища 1, создавая струи вещества в пространстве камеры 11. При работе вибропривода 4 днище 1 совершает колебательное движение, в результате которого происходит дробление струй на равномерные капли. Падая в камере 11 навстречу потоку охлаждающего воздуха 16, капли застывают и превращаются в гранулы. Гранулы осыпаются на наклонную (воронкообразную) поверхность днища камеры в направлении 17 попадают в отверстие для выхода гранулированного вещества 12.
В зависимости от последующего применения гранулированного сырья, к нему предъявляются различные требования [14]. Основным является получение максимально равномерных по размерам капель: большинство гранул (90%) должны иметь строго определенный диаметр (целевая фракция 2-3мм); гранулы диаметром меньше 1 мм считаются мелкими, а больше 4 мм - крупными и в совокупности должны составлять не более 10%. Наиболее типичными среди крупных гранул являются гранулы с удвоенной массой, что свидетельствует о столкновении и слиянии гранул в полете. Причиной такого столкновения может быть некоторая разность скоростей капель, обусловленная истечением вместе с плавом мелких частиц шлама, спонтанной электризацией капель разноименными зарядами при распаде струй, но существенным фактором является нестабильность работы вибропривода. Таким образом, выбор типа и конструкции вибропривода играет решающую роль.
Рис. В.1. - Общий вид виброгрануляционного аппарата.
В результате разработки системы питания электромагнитного вибропривода для химической промышленности пришли к следующим выводам.
В качестве электромагнитного вибропривода наиболее подходящей является конструкция цилиндрического двухтактного электромагнита с плоским якорем. Она имеет на заданное усилие меньшие массогабаритные показатели, по сравнению с остальными конструкциями, а также учитывает возможность вращения рабочего органа, необходимого для технологического процесса.
Силовая схема системы питания электромагнитного вибропривода разработана ранее и представляет собой относительно простое схемотехническое решение. Однако к системе управления предъявляется ряд дополнительных требований, касающихся возможных в схеме недопустимых режимов работы, особенностей поочередности работы силовых вентилей, необходимостью предварительного заряда, а также манипуляций органами управления.
Для решения указанных задач разработали микроконтроллерную систему управления, реализованную на базе МК AT89S53. Был определен состав органов управления и индикации микроконтроллерной системы управления, разработан алгоритм ее работы. При разработке схемотехники системы управления были решены вопросы сопряжения МК с внешними элементами, согласования уровней сигналов управления силовыми приборами СПВ и сигналов с датчиков. Для осуществления питания системы разработали блок стабилизированного напряжения питания.
При помощи алгоритма работы МКСУ для полученного схемотехнического решения были разработаны детализированные блок- схемы и составлена управляющая программа для МК.
Реализация устройства управления на МК позволила добиться существенного сокращения элементного состава системы управления, повышения надежности и точности ее работы. Улучшены основные технические параметры устройства при минимальных затратах рабочего времени и денежных средств.
