Автоматизация слада строительных материалов

 

САУ приводом перемещения крана

 

Рисунок 5.7 – Вычислительная модель привода перемещения крана с регулятором

 

Рисунок 5.8 – Изменение скорости в ОУ перемещения крана без нагрузки

Рисунок 5.9 – Изменение скорости в ОУ перемещения крана с нагрузкой

 

Рисунок 5.10 – Вычислительная модель привода перемещения крана с задатчиком

 

Рисунок 5.11 – Изменение скорости в ОУ перемещения крана с задатчиком, без нагрузки

САУ приводом перемещения тележки

 

Рисунок 5.12 – Вычислительная модель привода перемещения тележки с регулятором

 

Рисунок 5.13 – Изменение скорости в ОУ перемещения тележки без нагрузки

Рисунок 5.14 – Изменение скорости в ОУ перемещения крана с нагрузкой

 

Рисунок 5.15 – Вычислительная модель привода перемещения тележки с задатчиком

 

Рисунок 5.16 – Изменение скорости в ОУ перемещения тележки с задатчиком, без нагрузки

С помощью полученных вычислительных моделей произведем исследования динамики ОУ.

На основании проведенных  экспериментов получим графики  изменения скорости объектов управления, представленные на рис.

 По полученным переходным  процессам можем сделать вывод: 

-все разработанные ОУ являются устойчивыми;

-время переходного процесса, при исследовании механизма перемещения крана без задатчика, составляет 2,5 секунды, с задатчиком 4,5 секунды;

-время переходного процесса, при  исследовании механизма перемещения  тележки без задатчика, составляет 2 секунды, с задатчиком 4,5 секунды;

- перерегулирование отсутствует.

На основании полученных результатов можем сделать вывод, что все разработанные модели ОУ являются работоспособными и могут быть использованы для разработки системы управления соответствующим приводом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.7 Разработка  варианта технической реализации

 

Выбор управляющих  устройств

 

Для управления всеми  асинхронными двигателями, которые установлены на кране, предлагается использовать преобразователь частоты серии ЭПВ, производства Научно-Технического Центра Электропривода "Вектор" (рис. 5.17).

 Данная серия выпускается в четырех исполнениях:

- для механизма перемещения предлагается использовать преобразователь второго исполнения - преобразователи с векторным управлением, предназначенные для широкодиапазонного (не менее 1000:1) высококачественного асинхронного электропривода различных производственных механизмов, в том числе механизмов главного движения и подачи металлорежущих станков с ЧПУ и промышленных роботов;

 

 

 

 

 

Рисунок 5.17 – Внешний вид комплектного привода

 

Данные преобразователи  частоты идут в комплекте с  асинхронными двигателями, в которые  встроены датчик скорости/положения и электромагнитный тормоз, что упрощает монтаж систем управления механизмами перемещения.

Конструкция преобразователей – моноблок настенного монтажа и одностороннего обслуживания со степенью защиты IP20 (блок защищается от проникновения твердых тел размером свыше 12 мм, защита от проникновения воды отсутствует). Различные исполнения интерфейсной платы обеспечивают подключение датчиков скорости/положения с различными типами сигналов: импульсных, синусно-косинусных.

Благодаря предельно  низким статическим и динамическим потерям и низкой мощности цепей управления обеспечен очень высокий к.п.д. преобразователя.

Конструкция состоит  всего из нескольких элементов: несущего радиатора с установленными на него вентиляторами, силовой, процессорной и интерфейсной плат и защитного пластикового корпуса.

 Подключения всех  силовых цепей выполняются на  одном клеммнике силового блока,  удобно сгруппированном и имеющем  четкую маркировку. Источник питания  цепей управления подключен непосредственно  к DC-шине и отдельного подключения не требует. Управляющие сигналы сгруппированы по назначению на разъемах и клеммниках интерфейсной платы.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5.18 – Плата преобразователя

 Рисунок 5.19 – Общий вид пульта управления преобразователя частоты

С помощью пульта управления выполняются процедуры просмотра и редактирования параметров электропривода, запуск и контроль режимов его работы.

Структура информации, отображаемой на ЖК–дисплее:

В верхней строке – строке индикации состояния – отображаются флаги защит, обменных сигналов и режимов работы электропривода.

В нижней строке – строке индикации параметра – отображаются параметры электропривода, переменные и заголовки меню.

 

Рисунок 5.20 – Структура информации на дисплее пульта управления

 

Режимы работы пульта управления:

Возможна работа с  пультом управления в следующих  режимах:

• режим выбора и просмотра параметра,

• режим редактирования параметра,

• режим управления пуском / остановом двигателя.

В режиме выбора и просмотра параметра пользователь имеет возможность просматривать параметры текущего меню, а также переходить к просмотру параметров на выше- и ниже- стоящие уровни меню.

В режиме редактирования параметра пользователь имеет возможность  изменять текущее значение выбранного параметра. При переходе в режим редактирования изображение значения параметра начинает мигать.

В режиме управления пуском / остановом двигателя пользователь имеет возможность разблокировать / заблокировать преобразователь  и запустить / остановить двигатель.

Назначение кнопок клавиатуры:

Кнопки клавиатуры пульта управления обозначены следующими символами (рис. 5.19):

é - кнопка «Вверх / Увеличить»,

ê- кнопка «Вниз / Уменьшить»,

СБРОС – кнопка «Сброс / Возврат»,

РЕЖИМ / ВВОД – кнопка «Режим / Ввод».

Назначение кнопок зависит  от режима работы пульта управления.

В режиме выбора и просмотра  параметра:

• Кнопка «é» - переход к просмотру предыдущего параметра текущего меню. При этом в строке индикации параметра будет отображаться значение этого параметра.

• Кнопка «ê» - переход к просмотру следующего параметра текущего меню. При этом в строке индикации параметра будет отображаться значение этого параметра.

Кнопка «Режим / Ввод» в данном режиме выполняет две функции:

• для редактируемых параметров нажатием кнопки вызывается режим редактирования, при этом поле значения параметра начинает мигать. Недоступные для редактирования параметры не изменяют своего состояния – переход в режим редактирования не происходит;

• для заголовков меню кнопка «Режим / Ввод» служит для входа в выбранное меню, после ее нажатия в строке индикации параметра будут отображаться параметры данного меню.

• Нажатие кнопки «Сброс» вызывает переход (возврат) из текущего меню к меню более высокого уровня.

В режиме редактирования параметра:

• Кнопка «é» - увеличение значения параметра, выбор предыдущего значения параметра из списка.

• Кнопка «ê» - уменьшение значения параметра, выбор следующего значения параметра из списка.

Кнопка «Режим / Ввод» в этом режиме служит для установки отредактированного значения параметра в качестве нового и перехода в режим выбора и просмотра параметра.

• Кнопка «Сброс» - отмена результата редактирования параметра и переход в режим выбора и просмотра параметра.

В режиме управления пуском / остановом двигателя:

• Одновременное нажатие кнопок «Режим / Ввод» и «é» позволяет разблокировать преобразователь и произвести пуск двигателя в соответствии со сформированным заданием.

• Одновременное нажатие кнопок «Режим / Ввод» и «ê» позволяет остановить двигатель с заданной интенсивностью и заблокировать преобразователь.

Преобразователь содержит следующую защиту:

- максимально-токовая защита преобразователя (в том числе от замыкания выходных фаз между собой и на землю);

- защита от пропадания питания цепей управления;

- защита от сбоев программного обеспечения;

- защита от недопустимого превышения напряжения питающей сети;

- защита от недопустимого понижения напряжения питающей сети;

- защита от аварии узла сброса энергии;

- защита от несоответствия скорости заданной (в том числе от ошибок подключения датчика);

- температурная защита преобразователя;

- температурная защита двигателя (при наличии встроенного датчика температуры);

- время – токовая защита двигателя.

Программно реализованная  структура системы управления позволяет  работать в замкнутом контуре  регулирования скорости или момента. Минимальный полный цикл расчета  контура скорости 100 мкс, контура момента – 50 мкс. Интеллектуальные функции реализуются в виде программных опций:

- Режим автоматического определения параметров двигателя и расчета параметров регуляторов существенно упрощает процедуру настройки системы векторного управления;

- Алгоритм автоматического перерасчета параметров регуляторов позволяет оптимизировать соотношения между параметрами регуляторов при изменении одного из них, что облегчает настройку замкнутых контуров регулирования и снижает вероятность ошибок;

- Режим адаптации к изменению постоянной времени роторной цепи обеспечивает нечувствительность характеристик привода к изменению температуры двигателя в процессе работы;

- Режим адаптации к механической части обеспечивает нечувствительность характеристик привода к изменению нагрузочного момента и момента инерции.

Все параметры имеют разумные диапазоны  изменения и дискретность, а также  значения по умолчанию, установленные  на заводе, к которым всегда можно  вернуться.

Стандартная документация для всех типоразмеров содержит подробные инструкции по подключению, вводу в эксплуатацию, настройкам и различным случаям применения.

 

Входные сигналы

- 4 изолированных аналоговых;

- 12 программируемых изолированных логических входов;

- Встроенный изолированный источник постоянного напряжения 24 В, 40 mA (24VI).

Выходные сигналы

- 4 изолированных программируемых транзисторных выхода;

- 2 программируемых релейных выхода;

- Коммуникационные порты RS-232/485 предназначен для под-ключения ЭВМ при загрузке и модификации программного обеспечения.

- Функции программирования могут выполняться с помощью пульта ручного управления или ЭВМ через коммуникационный порт.

- Программирование аналоговых входов. Настраивается диапазон и нулевой уровень управляющего сигнала. Программируются параметры цифровой фильтрации.

- Программирование параметров датчика скорости/положения. Определяется тип сигнала, число периодов на оборот.

-  Программирование структуры и параметров системы управления.

 

Основными параметрами  для выбора преобразователя являются:

- напряжение питания;

- номинальная выходная  мощность;

- номинальный выходной  ток.

Определим номинальный ток, потребляемый электродвигателями по формуле:

                                         (А)                      (5.3.1)

где Р_НОМ – номинальная мощность потребляемая двигателем, Вт;

       U_НОМ – номинальное напряжение питания, В;

       cosφ – косинус двигателя;

       η – номинальный КПД двигателя.

На основании формулы (5.1.1) получим:

- ток двигателя перемещения крана – 0,025 А

- ток двигателя перемещения  тележки – 0,01 А.