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【行业知识】浅谈无压力输送系统,适合啤酒,饮料生产线2

所以在运动速度决定以后,可以通过设法减小质量来减小动能,以降低损耗,我们可以从材料的选择着手。

目前多数产品的牵引构建是采用优质碳素钢或铸钢制造。在通畅请黄下,这些都不属于高强度钢材,破段强度不高,要承受较大的负荷必定要加大危险断面的截面积,从而使得构件的重量增加,为解决这一问题可以采取两条措施:

(1)    对于工作负荷较大的链式输送机是用脚高强度的合金钢;

(2)对于工作负荷较小的链式输送机,可以采用合适的非金属材料已减少其质量.

另外采用非金属材料还具有以下特点:

(1)重量轻,能耗小;强度高,耐磨性好;

(2)柔韧性能好可以适当的弯曲,从而避免因受阻产生的永久性弯曲变形和折断损坏;

(3)运行噪声小,安全可靠,维修方便,且对物料损伤小;

基于输送的是酒瓶,最好不要选用非金属的.当然,如果是强度特别大,足以保证输送面的平正那会更好.

2.2.3机体结构设计和驱动装置选择

链式输送机械的牵引构件及所输送得物料,多数是以”滑动摩擦”形式通过狭长的槽形构件,运行阻力和能耗较大,我们这里也不例外.运行组立即能耗主要是与机体结构和驱动装置密切相关,所以本次设计我们从以下方面对其作了一定的改进.

一 缩小滑动面积

显然要求输送时链条平正,是不可能以滚动代替滑动的,所以考虑了尽量减少滑动面积,以减少滑动阻力但是要注意,减少了滑动的面积,就要注意到滑动导轨的耐磨性,选用强度高耐磨的材料做导轨

二 驱动装置要合理先进,传动效率高

驱动装置的形式规格与机体结构密切相关,他的功率匹配\运行速度和空间体积都应该达到最优化.由于机械传动功率与各级传动效率相关: 所以要尽量减少其传动环节.最好是使用合适的调速电机,而且使用典籍的高速档和中速档已达到更为经济的目的,而本次设计师选用的更为经济适合的变频电机.

三 合理确定机体规格和输送速度

若机体的宽和深分别为B、H,一般链条输送机的输送机械能都与B和H成正比.并且与其速度也成正比,故而,输送相同的机械能的时候,既可以选区较大的机槽尺寸也可以选区较大的速度,但是与之下相对应的速度和机槽都会变小.究竟如何更为合理,要看输送物品的特性,就本设计而言,显然不适合较大的速度.

2.2.4 链式输送机械的科学运用管理

科学运用管理是设备的后半生的问题,重视设备的科学管理,不但直接关系到设备的节能成效,而且还可以为改进设备和开发新产品作依据.只有同使馆新设备的后半生和前半生才能够是整个设备的寿命产生更好的经济效益和社会效益.这里是几条关于机器后半生节能的建议

(1)设备投入运行之后,及时更换功率匹配过大的电机;

(2)尽量减少空载运行时间;

(3)要首席生产过程的载荷状况,根据不同的载荷情况确定相适应的启动制度;

(4)合理合理确定生产效率,并尽量采用多吉组合的输送方案;

(5)   强化设备运行中的巡检制度,及时更换损坏或者失效的零部件.

2.3转换器的选型

2.3.1 概述

AD694是一种单片电压&电流转换器(以下简称V/I)。它将输入电压信号转换成标准的4-20mA电流信号.可广泛应用于压力、流量、温度等信号的参数传递和对阀、调节器以及过程控制中一些常用备的控制。它具有输入缓冲放大器、V/I 转换电路、4mA 电流偏置及其选通和微调电路、参考电压电路、输入量程选择端、开路和越限报警输出端,功能较强,使用时不接或只接很少的外部元件。它能达到0. 002%的非线性度,精度高,且抗干扰性强,是过程控制、工业自动化和系统监测等领域中取代分立元件设计的一种理想集成电路。

AD694 芯片的主要特点和管脚功能

AD694的主要特点:

1)工作电压范围:4.5V-36V

2)输入范围:0-2V或,0-10V

3)输出范围:4-20mA或,0-20mA

4) 输出端承受电压能力强,且能承受负电压,最高承受-2V,最低承受-36V;

5)具有输出开路或越限报警功能;

6)可与电流输出型D/A转换器直接配合使用,实现程控电流输出;

7)输出端可外接晶体管,这种方法降低芯片本


身功耗,扩大使用的温度范围;

8)器件提供16 脚陶瓷和塑料SIOC 封装形式,使用温度范围:-40-+85摄氏度;还提供16 脚塑料DIP封装形式,使用温度范围:0-70摄氏度。

AD694 的引脚图如图1 所示。

AD694 的各引脚详细功能如表1 所示。



2.3.2 电路原理

AD694 的功能框图如图2所示。该框图可以分成三部分。第一部分是输入缓冲放大器;第二部分是V/I转换器;第三部分是偏置电流和参考电压发生器。


一 输入缓冲放大器

缓冲放大器采用单电源供电,它既可作为单位增益的输入缓冲器,又可通过调整增益来放大输入信号,还可作为电流输出方式V/I转换器的输出缓冲器。缓冲放大器的输入端能承受负的几百毫伏到-2.5V的共模电压,输出端FB(引脚1)电压范围是1mv-VS-2.5v

二 V/I转换器

缓冲放大器输出的电压信号经放大器A2转换成0-0.8mA的电流信号,再经电流镜像放大20倍

后变成0-16mA 的电流信号。这种电流镜像方法能使输出端.引脚11驱动高达VS-2V 的负载。下面以

输入0-10V信号为例,说明V/I转换过程。如图2所示,放大器A2将FB脚1上的电压(0-10V)加在R1和R2上,产生0-0.8mA 电流。电流是经电源VS电阻R3(900欧),达林顿管Q2、电阻R1(2.5K)R2(10K)流向公共端(引脚5)的,放大器A3又使R3(900欧)、R4(45欧)并联,二者流过的电流比是电阻比的倒数,这样流经R4的电流是流经R3的电流的20倍K得到的电流为0-16mA.

由以上可知,输出电流

IOUT=[20*V(引脚1)]/(R1+R2)

当输入0-2V信号时, 需将输入量程选择端2VFS(引脚4)接地,这时相当于上式中R2=0仍得到0-16V的输出电流。

三  4mA偏置电流发生器

这部分电路从参考电压中取出恒定电压值(1.220v),转换成0.2mA的恒流信号,在引脚14 处与输入信号叠加,经过电流镜像放大20倍后,输出端始终有恒定的4mA偏置电流。4Ma ADJ(.引脚6)是4mA 偏置电流微调端,能够在2-4.8mA范围内对偏置电流进行微调。4Ma ON/OFF(引脚4)能够对4mA偏置电流进行选通,接地时,有偏置电流;接大于或等于3V电压时,取消偏置,输出0-20mA 电流K但此时输入电压信号的量程要增加25%,即0-2.5V+或0-12.5V,最小供电电压分别为+5V 和+15V。

2.3.3  AD694 的应用

表2 列出了AD694的端子基本接线方法。下面是AD694 的一些使用方法,可以作为参考。

表2  AD694 端子接线表


一  4mA偏置电流调零

偏置电流能够在2mA-4.8mA 范围内调节,调节的电路图如图3 所示。图中RP和RF

的阻值由公式(1)(2)决定。X 为调节范围,即所需最大调节量与4mA的比值;VREF

是选择的参考电压值,10V 或2V。

RP=100(1/X-4.5)

RF=500[ (VREF/1.220-0.18-0.82X)][1/X-4.5]


实际选取时,两电阻可以按比例取相近的比较方便的阻值,但注意可能对调整范围的大小有一些影响。

二  输入10V满刻度调整

10V 满刻度调整可采用图3 所示电路。这个电路不会对4mA 偏置电流有影响。RT和RS

的阻值按公式(3)、(4)选取。X表示输出电流最大调整量与输出范围(16mA)的比值。


三 输入2V 满刻度调整

由于内部电路的不同,2V 满刻度调整采取不同于10V 满刻度调整的电路,如图5 所示。其中,要求RB大于5000欧 RA,RC$值由公式(5),(6)决定,X 表示输出电流最大调整量与输出范围(16mA).的比值。


四  输入量程的调整

AD964 预先设定的输入信号是0-10V 或0-2V, 当输入不是这两种信号时, 可以直接应用AD964 进行输入量程的调整,调整的方法有两种。第一种是调节输入缓冲放大器的增益,具体方法是把+SIG(引脚3).作为输入端,在引脚1,2 之间接反馈电阻,在引脚2、5 之间接一电阻,两电阻与缓冲放大器A1构成正端输入比例运算放大器。要说明的是,当输入信号最大值介于2-10V 之间时,2VFS 悬空,VS不小于12.5V;当输入信号最大值介于0-2V 时2VFS接公共端,VS=+4.5V-+36V第二种方法是调节V/I R2 两端,引脚(4,5)之间并接电,可见,时部放大器正常工作所需要的。例如,输入0-5V 信号,供电电压最低7.5V。

 

五 缓冲放大器偏置调节

AD694 缓冲放大器的输入电压偏置在芯片制作时已经调整的非常精确了,如果需要,可按图6 的方法调整,调整幅度超过+_2.5mV。这种调整方法将影响偏置电流,因为它将带来缓冲放大器的漂移,大约每偏置0.3mV会没摄氏度漂移0.001Mv所以建议少用。


偏置调节

六  驱动非阻性负载

AD694驱动阻性负载,输出很稳定,驱动感性或不确定性负载时,要在输出端与共端之间接一0.01uF电容,如图7 所示。另外,要加两个保护二极管,防止负载电压过高或过低时损坏芯片。


AD694 很容易与电流输出方式的DAC 实现接口,图0 所示的是AD694 与AD566A相连,实现数字量到4-20mA模拟量的转换。其中,AD694 设成0-10V输入,它的10V 参考电压AD566A正好需要。

AD694 缓冲放大器利用AD566A的内部电阻将DAC输出的电流转换成0-10V电压送给)V/I 转换器。100欧可变电阻对AD566A进行满刻度调整。10PF 电容用于DAC 输出电容补偿。这个电路需要注意的是,AD694引脚3、9 和AD566A引脚3,7 的接地连线尽可能短,且靠近AD694单点接在COM脚上

 


负载采用单电源供电时,AD694能驱动最大的负载RL=(VS-2V)/20Ma

负载采用双电源供电时,能增大AD694驱动范围,且简化AD694与其它器件接口,避免电源电压转换过程。

与电压输出方式DAC接口时,只需将缓冲放不再赘述。

2.4变频器的选型

2.4.1概述

在当今的大多数生产性企业中,传动设备的凸轮控制器都被应用,而在运行过程中大都采用交流电机。交流电机在运行过程中直接启动、停滞,极易造成典籍的损坏,影响生产节奏,造成很大的损失。

在交流传动设备中,惦记的调速装置是比较落后的。大多采用“Y-D”启动或串电阻启动方式启动,而电机的频繁启动使得电机绕组过热或者电阻过热,甚至烧坏,如果检查不到就会烧坏电机。为此应该采用更为先进的调速控制方法对他进行改进,使设备及能满足生产工艺的要求,又能减少设备损耗,降低生产维护成本。

2.4.2 选择改造方案

参照电机的启动及调速方法,如果选用直流电动机进行改造,则设备的改动太大,改造时间长、费用高;弱国采用串级调速,则需要增设逆变压器等设备,其控制复杂且成本高,,维护也不方便。这样考虑,在原来的设备的基础上,仍采用绕线式电动机,选用变频调速的改造方案,即改造了原来的控制方案满足了工艺要求,又不必费用很大的设备投资,只需要购进几套变频器,对其加以改造就可以投入使用。

2.4.3方案的实现及变频器的选型

比较国内外多家变频器,其中包括西门子、施奈德、三菱等世界知名品牌,通过比较着几种品牌变频器的控制方式、产品型假币、节电性能、耐用性、操作界面及操作语言等主要性能最终选用了日本三菱的“FRA240E-2.2KP/3.7KP”型变频器。这种变频器采用32位CPU作为中央处理器和SPWM(正玄波脉宽调制)信号控制,是一种广泛应用多功能,高性能的变频器他具有开关频率高,输出更接近正玄波或者说可以使电动机的磁场更接近圆形,可以对电动机进行恒转矩和恒功率调速.

根据电动机的技术参数P(额定功率)T(额定转矩),I(额定电流),U(额定电压),即电动机的过载倍数λ的具体之进行变频器的选型配置.

(1)    变频器的输出点六大与电动机的最大输出电流.去电流裕量倍数为2.0,则可以决定出变频器的最大输出电流为I1=2.0*I

(2)    系统的相关元件系统断路器,快速熔断器等的选择.系统的进贤接触器用北低的B200分断电流为200案,选择适当的快速熔断器

(3)     直流系统包括控制单元/制动电阻,快速开关,平波电抗器等.

由于根据各个的电动机的参数和变频器选型原则来对变频器进行选型配置,在这里我们选用的是垦三菱公司的“FRA240E-2.2KP/3.7KP”型号变频器,而变频器的输出功率有25%耗费在高频谐波上,所以选用的变频器的输出功率要比电机的实际功率大出许多.其基本连线图如下所示:


主电路.R,S,T为主电路的电源输入端子,连接三相电源.U,V,W为变频器的输出端子,连接三相电动机.P1,P+支流电抗器的联接端,连接改善功率因数的直流电抗器.P+,N_制动单元接线端.E(G)为接地端子.

(1) 控制端子.端子11为公共端,端子12位频率设定端(输入为0-10VDC),端子13为品绿色定电源,CM为公共端FWD为正传运行命令FWD-CM接通正向旋转,REV是反转命令,接通CM后返向旋转.断开后,减速至停止.HLD为三线运行,停止命令.BX为电动机滑行停止命令.RST为复位命令

(2) 控制输入.X1,X2,X3,为多步频率选择 X1,X2为输出上升/下降端子,X3为工频用电到变频器切换运行命令端子.FMA是模拟量监视器输出端子,FMP是脉冲频率监视输出.

(3) 根据工艺的需要机现场抵押设备的要求采用了交流电抗器,直流电抗器和制动单元,制动电阻以及噪声滤波器噪声滤波器和直流电抗器主要是县志高次谐波对电网的干扰,改变功率因数(因为在同一电网下还运行着一些抵押设备,比如PLC的24V电源等)这是由于整流和你便所产生的高频噪声点六经大地阻抗与动力电缆和大地电容回到变频器,它所产生的电压将影响到同一电网上的其他设备,如果变频器产生的高次谐波进入电网,就会对电网产生干扰,可能引起PLC 的错误动作而产生人身或设备事故,造成严重后果.基于以上原因根据基本EMC规则采用了如下措施:接地,屏蔽,动力电缆与控制线分开,加入抑制单元如无线电抗干扰抑制滤波器;电机线采用屏蔽电缆.这些措施有效防止了变频器所产生的高频谐波对其他设备的干扰.

采用制动单元和制动电阻主要是考虑到现场的特定性,以便达到更好的应用效果.制动单元的电路图如下所示:


制动但与电路图

其中制动电阻R是吸收电动机制动时产生的再生能量变频器正常运行时制动电阻不接入,当变频器块停或变频器输出频率聚降时,电动机处于再生发电状态,此时在圣殿能像电容C充电,直流电亚升高,当直流电压达到比较检出值时VN导通,制动电阻 R接入电动机进行能耗制动.

(4) 根据工艺要求,变频器所控制的电动机带动凸轮轴按照需要在最高位和最低位时急停,在机械最高位和最低位加装了两个位置极限开关.上/下极限位置开关传入变频器的正/反给定,以便控制变频器的运行和停止位置.要使凸轮在最高位停止,单靠变频器的制动很难达到工艺要求,只是轴位下滑.为达到工艺要求,电动机轴侧加装了抱闸装置,这样虽然达到了工艺要求,但是也出现了新的问题.假如变频器接到运行命令,开始输出,电动机也开始运行而抱闸装置却没有打开,便会造成了电机堵转.如果不及时发现电机就会被烧毁,造成停产事故,影响生产的顺利进行.经过慎重考虑,将抱闸电机的接触器线圈串入变频器的正/反转运行命令继电器.这样即使抱闸不打开,外部的输入输出命令就不会给定到变频器.其控制回路如下所示,

   

变频器对凸轮轴的控制示意图

其中201,202为交流220V的控制电源,203,205,207,209位操作线j3为系统零位继电器,j2为系统正传继电器,j1为系统反转继电器,j4为机械上限继电器,j5位机械下限继电器,c为电机抱闸接触器.j1,j2系统正反转继电器的常开点并联后串入抱闸接触器的线圈.这样如果电动机的抱闸没有打开,外部的10V给定电压就不会进入系统,所以系统也就不会输出.同样不会因为堵转而烧毁电机,从而保护电机.

通过加入了变频器对电机的以上一些改进,设备运行良好,电动机在运行过程中避免了直接启动时的大电流的冲击,减少了电动机的损耗和设备的维护费用.变频器在运行过程中式电动机始终运行在最高效率点,这样通过变频器的节能运行节省了电能,降低了生产成本.其变频器的应用可以达到节能增效亩的,应得到推广使用

2.5 光电开关的选型

2.5.1 概述

采用集成电路技术和SMT 表面安装工艺而制造的新一代光电开关器件, 具有延时、展宽、外同步、抗相互干扰、可靠性高、工作区域稳定和自诊断等智能化功能。这种新颖的光电开关是一种采用脉冲调制的主动式光电探测系统型电子开关, 它所使用的冷光源有红外光、红色光、绿色光和蓝色光等, 可非接触、无损伤地检测和控制各种固体、液体、透明体、黑体、柔软体和烟雾等物质的状态和动作。

接触式行程开关存在响应速度低、精度差、接触检测容易损坏被检测物及寿命短等缺点, 而晶体管接近开关的作用距离短, 不能直接检测非金属材料。但是, 新型光电开关则克服了它们的上述缺点, 而且体积小、功能多、寿命长、精度高、响应速度快、检测距离远以及抗光、电、磁干扰能力强。

光电开关是传感器大家族中的成员,它把发射端和接收端之间光的强弱变化转化为电流的变化以达到探测的目的。由于光电开关输出回路和输入回路是电隔离的(即电缘绝),所以它可以在许多场合得到应用。目前, 这种新型的光电开关已被用作物位检测、液位控制、产品计数、宽度判别、速度检测、定长剪切、孔洞识别、信号延时、自动门传感、色标检出、冲床和剪切机以及安全防护等诸多领域。此外, 利用红外线的隐蔽性, 还可在银行、仓库、商店、办公室以及其它需要的场合作为防盗警戒之用。

而对射式光电开关它包含了在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器和接收器,发射器发出的光线直接进入接收器,当被检测物体经过发射器和接收器之间且阻断光线时,光电开关就产生了开关信号。当检测物体为不透明时,对射式光电开关是最可靠的检测装置。因而在本次设计我们将应用对射性光电开关来检测啤酒瓶的不间断传送。

2.5.2 光电开关的特点

MGK 系列光电开关是现代微电子技术发展的产物, 是HGK 系列红外光电开关的升级换代产品。与以往的光电开关相比具有自己显著的特点:

●具有自诊断稳定工作区指示功能, 可及时告知工作状态是否可靠;

●对射式、反射式、镜面反射式光电开关都有防止相互干扰功能,安装方便;

●对ES 外同步(外诊断) 控制端的进行设置可在运行前预检光电开关是否正常工作。并可随时接受计算机或可编程控制器的中断或检测指令, 外诊断与自诊断的适当组合可使光电开关智能化;

●响应速度快, 高速光电开关的响应速度可达到0. 1ms , 每分钟可进行30 万次检测操作, 能检出高速移动的微小物体;

●采用专用集成电路和先进的SMT 表面安装工艺,具有很高的可靠性;

●体积小(最小仅20 ×31 ×12mm) 、重量轻,安装调试简单,并具有短路保护功能。

 

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