S = 1.8 · 1.758 · (0.918 + 0.718) + 1.4 · 0.918 · 0.718 = 6.1 м²

Желаемую температуру внутри шкафа примем равной 5°С, такая температура будет достаточно комфортной для оборудования. Уличная температура в месте эксплуатации крана в зимний период в среднем достигает -35°С, данную температуру примем за ожидаемую. Тогда перепад температур составит:

ΔТ = 5 − (−35) = 40°С

Подставим в формулу (5.7) имеющиеся данные, получим:

Р = 40 · 5.5 · 6.1 – (3.9+3.9+2.7+8.5 +

+ 799+87+217+24+47.4) = 148 Вт

С учетом рассчитанной мощности, для обогрева шкафа управления выбираем обогреватель производства Meyertec модель МТК-ЕН150. Для поддержания температуры на заданном уровне в автоматическом режиме, дополнительно выбираем термостат производства Meyertec модель МТК-СТ1. Основные технические данные выбранных приборов указаны соответственно в таблицах 5.38 и 5.39.

Таблица 5.40 - Основные технические данные термостата МТК-СТ1

Продолжение таблицы 5.38

Таблица 5.41 - Основные технические данные обогревателя МТК-ЕН100

1. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

Электрические принципиальные схемы подключения оборудования выполнены в графической среде «sPlan» («Эс план») в формате А3. Графические и условные обозначения элементов схем соответствуют следующим нормативно-техническим документам: ГОСТ 2.755-89 «Обозначения условные графические в электрических схемах. Устройства коммутационные и контактные соединения», ГОСТ 2.722-68 «Обозначения условные графические в схемах. Электрические машины» и ГОСТ 2.710-81 «Обозначения буквенно-цифровые в электрических схемах».

На чертеже БР 13.03.02 025 Э01 представлена принципиальная электрическая схема подключения электродвигателей и преобразователей частоты к питающей сети. Перечень элементов чертежа приведен в таблице Б.2, приложения Б.

На чертеже БР 13.03.02 025 Э02 представлена электрическая принципиальная схема подключения датчиков и исполнительных органов. Перечень элементов чертежа приведен в таблице Б.3, приложения Б.

На чертеже БР 13.03.02 025 Э03 представлена электрическая принципиальная схема подключения дискретных датчиков к входному модулю ПЛК BMX DDI 3020K и аналоговых датчиков в входному модулю ПЛК BMX AMI 0810.

На чертеже БР 13.03.02 025 Э04 представлена электрическая принципиальная схема подключения дискретных исполнительных устройств к выходному модулю ПЛК BMX DRA 0805.

На чертеже БР 13.03.02 025 Э05 представлена электрическая принципиальная схема подключения термостата и обогревателя к питающей сети.

На чертеже БР 13.03.02 025 Э12 представлена схема подключения преобразователей частоты и сенсорной панели к промышленной сети. Все ведомые, т.е. подчиненные устройства соединяются по специальным информационным кабелям с процессорным модулем ПЛК ВМХР34 2030. Процессорный модуль является ведущим, т.е. главным устройством в промышленной сети. Для управления преобразователями частоты применена промышленная сеть «CANopen» («Кан Опэн»), выбор обуславливается легкостью настройки, кроме того ПЧ имеют встроенные клеммы для данной промышленной сети и нет необходимости использовать дополнительные коммуникационные карты. Для передачи значений параметров системы на сенсорную панель применена промышленная сеть «Ethernet» («Эзернет»), выбор также обусловлен простотой настройки данной сети.

1. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ДЛЯ ПЛК

Программа для ПЛК представляет собой набор функций и команд, которые вызываются в зависимости от определенных условий. Разработка программы будет производиться в специализированной среде разработки (СР) под названием Unity Pro XL («Юнити Про»).

Разработка программы начинается с конфигурации аппаратной части ПЛК и периферии в СР. Сконфигурированный ПЛК приведен на рис. В.1, прил. В. Как видно на рисунке в аппаратную часть входит монтажное шасси и модули, выбор которых производился в п.5.2.

Далее в СР необходимо завести переменные для каждого входного и выходного сигнала. Эти переменные будут использоваться в программе при выполнении различных функций. Таблица переменных приведена на рис. В.2, прил. В. В таблице указаны наименование переменной, адрес ячейки памяти, а которой эта переменная хранится и описание переменной.

Также для обмена данными с сенсорной панелью и ПЧ необходимо настроить сетевые порты центрального процессора.

Для обмена данными между ПЛК и сенсорной панелью, как отмечалось ранее, применена промышленная сеть Ethernet. ПЛК необходимо настроить на работу в данной сети. Для этого в разделе конфигурации сетей устанавливаем для ПЛК IP-адрес («Айпи адрес») (см. рис. В.3, прил. В). IP-адрес – это тот адрес по которому будет обращаться сенсорная панель для получения данных.

Для обмена данными между ПЛК и ПЧ, как отмечалось ранее, применена промышленная сеть CANopen. ПЧ необходимо определить в СР, чтобы можно было производить обмен данными (см. рис. В.4, прил. В).

На рис. В.5, прил. В, приведена реализация алгоритма подачи напряжения в силовую цепь на языке LD (Ladder Diagram). Когда оператор нажимает кнопку «Пуск», логическая «1» поступает на вход RS-триггера, в результате на выходе триггера также появляется лог. «1» и контактор КМ1 включается. Для сброса триггера в лог. «0» и отключения тем самым контактора КМ1 необходимо нажать кнопку стоп. Также для аварийного отключения контактора КМ1 используется адрес %M0.

На рис. В.6, прил. В, показан алгоритм масштабирования входных аналоговых сигналов на языке FBD (Function Block Diagram). Дело в том, что входные аналоговые сигналы 0-10 В или 4-20 мА, ПЛК преобразует в дискретное целое число от 0 до 28500. Поэтому, чтобы параметры соответствовали реальным величинам, необходимо масштабировать соответствующие входные сигналы. Например, на вход блока «Temp_SC» поступает число от 0 до 28500 с датчика температуры, а на выходе получается число от -40 до +40.

На рис. В.7-В.8, прил. В, представлен алгоритм задания скорости двигателям. На рис. В.9-В.10, прил. В представлен алгоритм обработки аварийных событий.

1. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ДЛЯ СЕНСОРНОЙ ПАНЕЛИ

Программа для сенсорной панели разрабатывается в СР Vijeo-Designer («Виджео Дизайнер»). Разработка программы представляет собой процесс создания графического представления, которое будет отображаться на сенсорной панели, привязка к элементам графики переменных, значения которых передаются от ПЛК по промышленной сети.

Первым дело указываем для панели IP-адрес ведущего устройства, т.е. адрес ПЛК. По этому адресу панель будет обращаться для получения значений переменных, см. рис. В.11, прил. В.

Далее необходимо добавить переменные и указать адреса памяти ПЛК, из которых эти переменные будут считываться, см. рис. В.12, прил. В.

После того, как переменные добавлены, можно создавать интерфейсы представления. На рис. В.13-В.14, прил. В представлены интерфейсы отображения параметров системы и отображения сообщений об ошибках. Переключение с одного интерфейса на другой происходит по нажатию кнопки в верхнем левом углу. Элементам интерфейса присваиваются переменные, созданные ранее.

Работы сенсорной панели в режиме симуляции представлена на рис. В.15-В.17, прил. В. Все параметры системы, такие как: скорость ветра, масса груза, температура воздуха, скорость двигателей, отображаются на панели в режиме реального времени. Если в процессе работы системы возникают аварийные ситуации, то кнопка «Посмотреть ошибки», расположенная в левом верхнем углу подсвечивается красным цветом, при нажатии на нее можно увидеть информацию о том, какая авария произошла.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе данной дипломной работы была разработана система автоматизированного управления электроприводами козлового двухконсольного крана КДКК-10. В процессе автоматизации были применены современные средства автоматизации, такие, как ПЛК, датчики, человеко-машинный интерфейс, а также реализован частотный способ управления скоростью двигателей.

За счет применения частотного способа управления скоростью двигателей удалось избавиться от потерь электрической мощности на резисторах в фазных цепях роторов. Применение микропроцессорной логики позволило избавиться от большого количество контактов в цепи управления, что сыграет не малую роль при обслуживании крана. Вместо громоздких командоконтроллеров для управления направлением и скоростью вращения двигателей теперь используются более удобные координатные переключатели, которые управляются легким движением руки и позволяют плавно регулировать скорость двигателей.

Применение таких датчиков, как тензометрический и скорости ветра, позволило повысить безопасность работы на кране. Если раньше скорость ветра и массу груза контролировал оператор крана, то теперь эти параметры контролирует ПЛК в автоматическом режиме.

Применение дополнительных контактов для автоматических выключателей позволяет быстро и оперативно приводить систему в рабочее состояние после срабатывания какого-либо из автоматов, т.к. теперь заранее будет известно, какой из автоматов сработал.

Человеко-машинный интерфейс, в качестве сенсорной панели, позволит оператору крана наблюдать состояние системы в реальном времени, а именно: какие двигатели работают и с какой скоростью, сколько весит поднимаемый груз, какая скорость ветра в данный момент времени. Кроме того на сенсорную панель выводятся все сообщения об авариях и нарушениях нормального режима работы системы, что позволяет оперативно устранять неполадки системы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Поляков А.М. Схемы электрооборудования грузоподъемных кранов. Энергоатомиздат – 1988

2. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Москва – «Высшая школа», 1996.

3. Чунихин А.А. Электрические аппараты: Общий курс. Учебник для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988.

4. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. – 3-е изд., перераб. – Л.: Энергия, 1978.

5. Электротехнический справочник: В 4 т., Т. 2 Электротехнические изделия и устройства / под общ. ред. Профессоров МЭИ В. Г. Герасимова и др. (гл. ред. И. Н. Орлов) – 9-е изд., стер. – М.: Издательство МЭИ, 2003.

6. Правила устройства электроустановок. Седьмое издание. Ссылка на электронно-справочную систему «Консультант Плюс»: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_98464/

7. Пиотровский Л.М. Электрические машины. Госэнергоиздат – 1950.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ПЧ – преобразователь частоты;

СИФУ – система импульсно-фазового управления;

ПЛК – промышленный логический контроллер;

АСУ – автоматизированная система управления;

ИО – исполнительное устройство;

АВ – автоматический выключатель;

КП – координатный переключатель;