Методы измерение концентрации, состава и свойств вещества

Погрешность сопротивления ±10 %

Погрешность индуктивности ±20 %

Повышение температуры +80°С (максимум)

Температура окружающей среды -20°С÷50°С

Сопротивление изоляции 100Мом мин.,500VDC

Электрическая прочность диэлектрика 820VAC, 1s, 3mA

Радиальное биение вала 0,02 Макс. (450 перегрузка)

Осевое биение вала 0,08 Макс. (450 перегрузка)

Макс. радиальное усилие 220Н (20мм от фланца)

Макс. осевое усилие 60Н

 

4.2.2 Контроллер шагового двигателя OSM-88R-2BL

Устройство управления шаговыми двигателями OSM-88R-2BL предназначено для управления шаговыми двигателями небольшой мощности. Блок работает с 4-, 6-, 8-ми выводными шаговыми двигателями с током обмоток до 8 А.

Данное устройство реализует несколько режимов работы. Это позволяет использовать его для различных целей, начиная от применения в координатных станках с ЧПУ, и заканчивая автономной работой в составе технологических линий. Устройство может работать автономно, по записанной в него программе, управляться в режиме драйвера стандартными

логическими сигналами «ШАГ», «НАПРАВЛЕНИЕ» и «РАЗРЕШЕНИЕ», работать в автоматическом режиме, вращая двигатель со скорость, заданной потенциометром, а так же управляться в режиме реального времени по последовательному порту.

В качестве источника управляющих сигналов может служить персональный компьютер, внешний контроллер, либо генератор импульсов.

Технические характеристики устройства управления приведены в таблице Б.1.

Для подключение шагового двигателя к контроллеру OSM-88R-2BL используем схему «Биполярный ШД» приведённую на рисунке 4.4.

 

Рисунок 4.4 – Схема включения обмоток шагового двигателя

 

4.2.3 Выбор режима работы контроллера  шагового двигателя

Контроллер OSM-88R может работать в одном из четырех режимов представленных на рисунке 4.5.

 

Рисунок 4.5 – Режимы работы контроллера OSM-88R

 

Рассмотрим подробнее каждый из режимов и выберем наиболее подходящий для интеграции в единую систему управления экспериментальной установки.

1. Режим драйвера. Устройство управляется оптически изолированными сигналами «Шаг», «Направление» и «Разрешение». Перемещение на один шаг осуществляется по фронту сигнала на входе «Шаг». Сигналы Шаг/Направление подаются с внешнего контроллера или LPT порта. В данном режиме на устройство управления подаются шаговые импульсы, каждый из которых вызывает перемещение двигателя на один шаг или микрошаг (в зависимости от положения переключателей микрошага).

Возможные варианты подключения внешних управляющих контроллеров - подключение контроллера с дифференциальным выходом, подключение управляющего контроллера с ТТL-выходом, подключение контроллера с

выходом типа «открытый коллектор», подключение контроллера с выходом типа PNP. Данный способ подключения контроллера может быть применён в системе управления на базе ПЛК Mitsubishi Q-System, для его реализации необходимо использовать модуль дискретных выходов.

2. Автоматический режим. Вращение двигателя осуществляется со скоростью, устанавливаемой встроенным потенциометром, внешним подключенным потенциометром либо источником внешнего аналогового сигнала 0..5 В. Данный способ подключения контроллера так же может быть применён в системе управления на базе ПЛК Mitsubishi Q-System, для его реализации необходимо использовать модуль аналогового выхода.
3. Режим контроллера. Устройство управляется с помощью команд по интерфейсу RS-232. Доступны команды задания скорости, ускорения, количества шагов, работы с датчиками. Управление происходит с помощью набора несложных команд. В режиме контроллера команды записываются в оперативную память устройства. Данный режим не подходит, т.к. по данному интерфейсу отсутствует возможность подключения к контроллеру Q-system. Возможен вариант подключения к ПК, но тогда режим дозирования не будет интегрирован в общую программу управления.
4. Программный режим. Предоставляет возможность автономной работы устройства по заранее записанной в него программе. Это позволяет реализовать на базе контроллера полностью автономное устройство, реализующее требуемый пользователю технологический процесс. Необходим ПК с портом RS-232.

В программном режиме устройство может использовать показания датчиков для своей работы, в частности, имеются команды движения до датчиков или ожидание сигнала до датчика. В качестве датчиков служат входы контроллера, в том числе два оптически изолированных входа STEP и DIR. Так же предусмотрена возможность использования циклов и команд безусловного перехода к метке. В режиме контроллера и программном режиме к устройству можно подключать два датчика на цифровые входы, аварийный датчик, датчик реверса, а так же датчики на дополнительные оптоизолированные входы.

Предпочтительным способом подключения контроллера является автоматический режим с заданием скорости вращения аналоговым сигналом 0..5 В. Схема подключения устройства в автоматическом режиме для работы внешнего источника 0..5 В приведена на рисунке 4.6.

 

Рисунок 4.6 – Схема подключения устройства в автоматическом режиме

 

Данный способ подключения контроллера наиболее простой в реализации, он позволяет интегрировать режим дозирования в общую программу управления.  Для его реализации необходимо использовать модуль аналогового выхода.

 

Заключение

 

В ходе выполнения выпускной квалификационной работы был проведен анализ методов измерения концентрации водных растворов и анализ различных химических реагентов и красителей. По итогам литературного анализа и проведенных экспериментальных исследований предлагается в качестве реагента для имитации бумажной массы реального технологического процесса использовать KNO3.

В результате проведенных исследований было установлено, что наиболее простым и доступным является кондуктометрический метод измерения концентрации по электропроводности раствора. Достоинства кондуктометрического способа измерения высокая чувствительность (нижняя граница определяемых концентраций ~10-4-10-5 М), достаточно высокая точность (относит, погрешность определения 0,1-2 %), простота методик измерения, доступность аппаратуры.

Предложена концепция построения системы управления дозированием выбранного реагента на основе специального шнекового устройства с шаговым двигателем. Рассмотрены основные технические средства автоматизации и схемные решения для внедрения проектируемой системы управления дозированием и регулирования концентрации на экспериментальной установке.

 

 

Список использованных источников

1.  Измерения в промышленности. Справ. изд. В 3-х кн. Кн. 2. Способы измерения и аппаратура: Пер с нем./Под ред. Профоса П. - 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Металлургия, 1990. – 344 c.
2. Спектор С.А. Электрические измерения физических величин: Методы измерений: Учеб. пособие для вузов. Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1987. – 320 с.
3. Растворитель как средство управления химическим процессом/ Ю.Я. Фиалков- Ленинград, «Химия» Ленинградское отделение – 1990.
4. Применение красителей/ Б.Н. Мельников, П.В. Морыганов - издательство «Легкая индустрия» - 1971 г.
5. Кондуктометры  [Электронный ресурс]. – URL: http://www.o8ode.ru/article/answer/method/The_calculation_of_the_electrical_conductivity_of_water  (дата обращения: 11.06.2014 г.)
6. Электронные приборы для измерения неэлектрических величин, М.–Л., издательство «Энергия», 1964.
7. Худякова Т. А., Крешков А. П. Теориями практика кондуктометрического и хронокондуктометрического анализа. Под общей редакцией A.П. Крешкова. М., «Химия», 1976. – 304 с.
8. Справочник по автоматизации целлюлозно-бумажных предприятий/ З.В. Цешковский, Н.С. Пиргач, Г.Д. Ерашкин и др. 3-е изд., перераб.и доп. − М.: Лесн. пром-сть, 1989. − 368 с.
9. Вьюков И. Е. Автоматизация технологических процессов целлюлозно-бумажной промышленности: Учебное пособие для вузов. − М.: Лесная пром-сть,1983. − 384 с.
10. Системы управления исполнительными механизмами: Учебное пособие / В.П. Казанцев – Пермь, РИО ПНИПУ – 2013.

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица А.1 Результаты анализа реагентов

Свойства	Реагент	Описание реагента	Примечание	Применение к установке
Проводи-мость	Ba(OH)2	Бесцветные кристаллы, растворимые в воде	Токсичен, гигроскопичен	-
	K(OH) Na(OH)	Сильные основания, представляют собой бесцветные кристаллы, растворимые в воде	Гигроскопичны, опасны для кожи и слизистой оболочки	-
	KCl	Белое кристаллическое вещество без запаха. Растворимо в воде	При растворении в воде активируются коррозионные действия иона Сl-	-
	NaCl	Бесцветные кристаллы, растворимые в воде
	NH4Cl	Белый кристаллический порошок без запаха, растворим в воде
	KNO3	Белый порошок, растворим в воде. Склонен несильно слеживаться со временем. Не имеет запаха, нелетуч, используется как пищевой консервант Е252, как удобрение	Слегка гигроскопичен, малотоксичен для живых организмов	+
	CH3COONa	Бесцветное кристаллическое вещество, обладающее слабым запахом уксусной кислоты. Хорошо растворяется в воде, используется как пищевая добавка E262	Малотоксичен	+
	Na2SO4	Бесцветные кристаллы, растворимы в воде. Используется в качестве пищевой добавки E514	Ниже 32,384 °C в присутствии воды образуется кристаллогидрат (соль)	-
Вязкость	Крахмал	Порошок белого цвета, растворим только в горячей воде	При растворении набухают, образуя вязкие коллоидные растворы. Маленький диаметр труб не позволяет использовать вязкие среды	-
	Гуаровая камедь	Порошок - стабилизатор, загуститель и уплотнитель. Легко растворятся в холодной и горячей воде

 

Окончание таблицы А.1

Свойства	Реагент	Описание реагента	Примечание	Применение к установке
Вязкость	Метил-целлюлоза	Порошок, растворяется в холодной воде, но не растворяются в горячей		-
	Альгинат калия	Порошок,  легко растворяется в воде
Мутность	Цинковые белила ZnO	Бесцветный кристаллический порошок, нерастворимый в воде, имеет высокий коэффициент яркости (98–99%) и активно поглощает УФ-лучи	Реагенты плохо растворимы или не растворимы в воде, поэтому часть их будет выпадать в осадок и загрязнять установку	-
	Бланфикс BaSO4	Искусственный минеральный пигмент чисто-белого цвета, нерастворимый в воде
	Гашеная известь Ca(OH)2	Порошок белого цвета, плохо растворимый в воде
	Мел	Порошок белого цвета, плохо растворимый в воде
Цвет	Прямые красители	Анионные красители, хорошо растворяются в воде		+
	Активные красители	Водорастворимые красители	При крашении лишь до 30%  взаимодействует с водой	-
	Кислотные красители	Водорастворимые красители	Краситель растворяют в горячей воде при температуре 80-90°С.	-
	Основные красители	Водорастворимые красители, обладают большой красящей способностью, яркостью	Краситель растворяют в горячей воде при температуре 90-95°С.	-
	Хна	Натуральный краситель. Представляет собой порошок рыжего оттенка. Растворим в воде.		+
	Басма	Натуральный краситель. Представляет собой серовато-зеленый порошок. Растворим в воде.		+