Объекты автоматического контроля и их параметры

Объектами автоматическими контроля являются исходные материалы, объект обработки, режимные параметр, готовое литейное изделие, затраты энергии, материалов и времени при выполнении технологического процесса, технологические оснастка и инструмент, окружающая среда.

1. Контролируемые технологические параметры.

Параметры исходных материалов, применяемых в литейных процессах:

- температура и химический состав расплавленного металла;

- вязкость жидких и сыпучих материалов;

- влажность сыпучих материалов;

- химический состав жидких, газообразных и твердых материалов. Режимные и другие параметры воздействий на объекты обработки:

- температура, давление и вакуум рабочего пространства;

- развиваемые усилия, скорости и ускорения, перемещение рабочих органов;

- вибрации электромагнитных и других полей;

- температура технологической оснастки и инструмента;

- износ инструмента и оснастки;

- длительность воздействия на объект обработки;

- расход, масса жидкостей, газа, сыпучих и кусковых материалов;

- уровень и объем жидких и сыпучих материалов.

Параметры промежуточных литейных изделий перед их использованием в последующих технологических операциях:

- температура металла, подготовленного к заливке в форму;

- влажность и температура формовочных смесей;

- размеры, наличие трещин в стержнях, твердость и обвалы отпечатка в
полуформах;

- точность размеров моделей при литье ПВМ;
Параметры готового изделия для отливок:

- размеры, качество поверхности и масса;

- свойства металла, кристаллическая структура, химический состав;

- трещины, газовые раковины, пористость.

2. Контролируемые параметры, характеризующие расход материалов, энергии, времени
при изготовлении литейного изделия.

3. Контролируемые параметры состояния литейного оборудования.

Параметры электро- пневмо- и гидропривода:

- напряжение, сила тока, скорость вращения и развиваемые моменты на валу
двигателей;

-давление в пневмо- и гидросистемах, развиваемые усилия, скорости, перемещения и время срабатывания исполнительных механизмов.

Параметры, влияющие на ход технологического процесса:

- износ подвижных соединений;

- деформация элементов машин (колонн машин ЛПД).
Параметры, влияющие на надежность оборудования:

- уровень температуры и вибрации отдельных элементов машин;

- уровень запыленности окружающей среды;

- уровень развиваемых нагрузок;

- длительность срабатывания механизмов, цикла работы, простоев. Параметры, влияющие на безопасность обслуживающего персонала:

- уровень вибрации, шума, электромагнитных и других полей;

- состояние работы вытяжной системы, механических и других средств
автоматической защиты персонала.

4.Контролируемые параметры окружающей среды. Параметры, влияющие на ход технологического процесса:

- изменяющиеся во времени параметры исходных литейных материалов, оснастки и
инструмента;

- параметры подводимой энергии;

- температура и влажность окружающей среды;

- состояние смежного оборудования, которое может нарушить нормальную работу основного оборудования.

Параметры окружающей среды, влияющие на здоровье человека:

- температура,

- влажность,

- запыленность в цехе,

- концентрация вредных химических веществ в газообразных средах и в воде и т. п.

Пример контроля температуры в раздаточной печи, рис. 1

В состав системы входит раздаточная печь РП, в тигле Т которой находится расплавленный металл при температуре Т°. Температура в печи поддерживается за счет работы электрических нагревательных элементов НЭ. Измерение температуры металла осуществляется термопарой погружения ТП.

ВП

Визуальный контроль температуры Т°(0

Рис. 1. Схема системы контроля температуры расплавленного металла в раздаточной печи.

Проводники А и В термопары, образующие холодный спай, подключены на вход вторичного прибора ВП. Термоэлектродвижущая сила Ет, образующаяся в результате разности температур горячего спая, находящегося внутри расплавленного металла, и холодного спая - в рабочем диапазоне прямо пропорциональна измеряемой температуре метала Ег(Т°). Таким образом, термопара как чувствительный элемент преобразует

физическую величину - температуру в электрическую величину - термо-ЭДС, которая во
вторичном приборе ВП подвергается различным преобразованиям с передачей от одного
устройства к другому с целью получения на выходе значения температуры по шкале в
градусах Цельсия. _л

В литейном производстве применяются следующие типы термопар. Типы термопар и диапазоны измерения по ГОСТ 6616-94, ОС:

ТП-А - вольфрамений-вольфрамренивая (ВР5/20) от 0 до 2200 (кратковременно до 2500); ТП-8 - платинородий-платиновая ТПП 10 (тип 8) от 0 до 1300 (кратковременно до 1600); ТП-В - платинородий-платинородивая ТПР (тип В) от 600 до 1700;

термо-ЭДС- 0-17мВ;

ТП-К - хромель-алюминивая от -40 до 1200 (кратковременно от -40 до 1300);

термо-ЭДС - 0-48 мВ;

ТП-N - никросил-нисиловая от -40 до 1200 (кратковременно от -40 до 1300;

ТП-L - хромель-копелевая от -40 до 600 (кратковременно до 800);

термо-ЭДС - 0-200 мВ.

Как видим, диапазоны изменения выходных величин термопар различны, что требует применение различных по своим характеристикам приборов контроля. Во вторичном приборе ВП происходит преобразование сигнала от термопары и передача его по цепочке в системе контроля.

Первым в системе является усилитель и преобразователь УС, в котором слабый электрический сигнал Ет усиливается до унифицированного значения, необходимого для использования в других элементах системы контроля. Для унификации приборов государственной системой приборов (ГСП) установлены следующие виды унифицированных промежуточных сигналов, используемых в системах измерительных приборов и средствах управления:

1. Электрическая аналоговая - постоянный ток -О...5 и О...2О м А;
Напряжение постоянного тока -0...10 и 0...100 мВ;
Напряжение переменного тока -0...1 и О...2В;

Частота - 4... 8 кГц;

2. Дискретная пневматическая - давление сжатого воздуха - 20 кПа...0,1 МПа.
Полученный на выходе УС унифицированный электрический сигнал Иг, по величине

прямо пропорциональный измеряемой температура Т°, подается на вход электромагнитного прибора ПР, в котором якорь со стрелкой отклоняется на угол От, также пропорциональный Т°. в приборе сравнения СЭ отклонение стрелки визуально сопоставляется с эталонной шкалой в градусах Цельсия. Подобная измерительная схема в литейном производстве применяется для визуального контроля параметров давления, вакуума, силы тока и развиваемой мощности и т. п.

В общем виде рассмотренная выше система измерения может бать представлена в следующей форме, рис. 2.

ОБ ЧЭ УС ПР Ус

Рис. 2. Система измерения контролируемой величины в общем виде.

Объект измерения (ОБ) - это объект, параметры которого требуется измерить.

Чувствительный элемент или датчик (ЧЭ) - это устройство, предназначенное для преобразования величин измеряемого параметра в другую величину, удобную для использования в системе контроля.

Усилитель (УС) - предназначен для преобразования первичной электрической величины в другую электрическую величину более высокого значения (в данном случае Х₃››Х₂), удобную для последующего использования в измерительной системе.

Преобразователь (ПР) - это устройство преобразует полученную электрическую величину в другую величину, используемую в последующих операциях контроля, как унифицированный сигнал, Х4.

Устройство сравнения (Ус) - это устройство, предназначенное для сравнения контролируемой величины с эталонной (Хо). В стрелочных приборах - это шкала.

Выходное устройство (Вых) - это устройство, предназначенное для использования результатов измерения контролируемой величины для решения задач управления технологическими процессами.

На рис. 3 показаны примеры представления и использования результатов автоматического измерения в системах автоматического контроля, хранения, анализа, автоматической защиты и управления технологическими литейными процессами.

Рис. 3. Схема автоматического контроля температуры металла в раздаточной печи, формы представления и использования результатов контроля.