ВКР версия 5.0.Релиз (Автоматизация системы электроприводов козлового крана типа КДКК-10), страница 8

Конструкцию управляющей кнопки «Пуск» выбираем следующей: клавиша ABB MP1-20G (зеленая), контактный блок с 1 НО контактом МСВ-10, держатель МСВН-00.

Конструкцию управляющей кнопки «Стоп» выбираем следующей: клавиша ABB MP1-20R (красная), контактный блок с 1 НО контактом МСВ-10, держатель МСВН-00.

Конструкцию управляющей кнопки «Сброс ошибки» выбираем следующей: клавиша ABB KPR1-104B (с надписью RESET), контактный блок с 1 НО контактом МСВ-10, держатель МСВН-00.

Клавиши и держатели не имеют важных технических характеристик, влияющих на систему, поэтому они не приводятся для данных модулей. Контактный блок имеет единственный важный параметр, который следует учитывать – это номинальный рабочий ток, равный 8 А (при 24/ 127В) и 6 А (при 220/ 240 В) для переменного тока, 5 А (при 24 В) и 1.1 А (при 125 В) для постоянного тока.

В качестве координатных манипуляторов, предназначенных для задания скорости двигателям и управления рабочими механизмами, выбираем два промышленных манипулятора TKH-813-IP65-2/1-OEM производства Megatron. Основные характеристики выбранного манипулятора приведены в табл. 5.27.

Таблица 5.29 - Основные технические характеристики координатного манипулятора TKH-813-IP65-2/1-OEM

Параметр	Значение параметра
Тип	Потенциометрический
Ресурс, не менее	1 млн. полных оборотов
Угол наклона	± 27°
Количество осей	2
Количество потенциометров	2 по 100 кОм
Рабочая температура	0 °С – 50 °С

Манипулятор TKH-813-IP65-2/1-OEM производства Megatron выбран, исходя из того, что он содержит встроенные потенциометры, правильное подключение которых позволит плавно задавать скорость двигателям.

1. Подбор датчика температуры

Для контроля температуры наружного воздуха выбираем датчик производства Schneider Electric модель STO300 – 50/50, технические данные которого приведены в табл. 5.28.

Таблица 5.30 - Технические данные датчика модель STO300 – 50/50

Параметр	Значение параметра
Напряжение питания	Минимум 15 В DC Максимум 36 В DC
Диапазон измерения	-50….50°С
Сигнал на выходе	4…20 мА

Выбранный датчик рассчитан на измерение низких температур, поэтому он подходит для использования его в автоматизированной системе управления краном.

1. Подбор датчика ветра

Для измерения скорости ветра выбираем датчик производства FuehlerSysteme модель WG/O-40 с аналоговым выходом 0…20 мА. Основные технические данные приведены в табл. 5.29.

Таблица 5.31 - Основные технические данные датчика WG/O-40

Параметр	Значение параметра
Диапазон измерения	0…50 м/с
Начальная скорость ветра	0.3 м/с
Максимальная ветровая нагрузка	60 м/с
Электрический выход	0…20 мА
Рабочая температура	-35…80 °С
Напряжение питания С нагревом Без нагрева	24 В AC/DC, макс. 20 Вт, электронно-регулируемый обогрев 15…24 В DC

Особенностью выбранного датчика является наличие встроенной функции обогрева, что позволяет применять датчик в условиях низких температур.

1. Подбор датчика массы груза

Взвешивание массы груза необходимо производить посредством тензометрического датчика (далее просто Тензодатчик), т.к. это единственный способ точно замерить массу груза. В данном случае будет использоваться тензодатчик, работающий на натяжение каната. Тензодатчик крепится на трос грузозахватного приспособления и в зависимости от того, какой массы подвешен груз, сила натяжения троса будет меняться, соответственно будет меняться и величина выходного сигнала тензодатчика. Схема присоединения тензодатчика, работающего на натяжение каната приведена на рисунке 5.1.

Рисунок 5.4 - Схема присоединения тензодатчика.

Имеются способы применения тензодатчиков другого действия. Например, тензодатчик, работающий на сжатие встраивается в траверсу, или устанавливается под грузовую тележку, или под блоки полиспаста. При подвешивании груза, нагрузка на траверсу, грузовую тележку и блоки полиспаста увеличивается, соответственно будет увеличиваться сжимающая сила, действующая на тензодатчик, что в конечном итоге приведет к изменению выходного сигнала тензодатчика. Однако, такие способы взвешивания не подходят из-за сложности монтажа. Кроме того, кабель датчика будет постоянно перемещаться, что требует дополнительных средств для сматывания/разматывания кабеля датчика.

Выбираем тензодатчик ДНК-3 производства ЗАО «ИТЦ» «КРОС», основные технические данные которого приведены в табл. 5.30.

Таблица 5.32 - Основные технические данные тензодатчика ДНК-3

Параметр	Значение параметра
Напряжение питания	5…12 В постоянного тока
Материал	Легированная сталь
Степень защиты	IP65
Нагрузка в ветви каната (Рмакс)	10300 кг
Диаметр каната	31 мм
Входное сопротивление	350 ± 50 Ом
Выходное сопротивление	350 ± 50 Ом
Рабочая температура	-40…+80°С
Допустимая безопасная перегрузка	50% от Рмакс
Предельная нагрузка – разрушающая	200% от Рмакс

Так как в технических данных не приводится соотношение силы натяжения троса и величины выходного сигнала, то рассчитать теоретически коэффициент пропорциональности между массой поднимаемого груза и величиной выходного сигнала не получится. Измерить этот коэффициент можно только опытным путем, когда датчик будет установлен на трос грузозахватного приспособления. Опыты проводятся с несколькими грузами различной известной массы, каждый груз по очереди поднимается грузоподъемным устройством. В момент, когда груз поднят производится считывание величины сигнала с тензометрического датчика. После проведения опытов высчитывается среднее отношение между массой груза и величиной сигнала на выходе тензометрического датчика – это и будет являться коэффициентом пропорциональности.

Сигнал на выходе тензометрического датчика достаточно слабый, к тому же датчик будет находиться на удалении от ПЛК, поэтому следует применить преобразователь сигнала, который будет усиливать сигнал тензометрического датчика. В качестве такого преобразователя выберем Z-SG производства Seneca, основные технические данные которого приведены в табл. 5.31.

Таблица 5.33 - Основные технические данные преобразователя Z-SG

Параметр	Значение параметра
Напряжение питания	10…40 В DC или 19…28 В AC (50/60 Гц)
Потребляемая мощность, не более	2 Вт
Интерфейс	RS485 (2проводный); чтение каждые 25 мс; RS232 (DB9 Jack stereo 3,5 мм); скорость: 2400 бод, 8 бит данных, контроль чётности: НЕТ, стоповый бит:1
Протокол	ModBUS RTU

Продолжение таблицы 5.31

Параметр	Значение параметра
Входы	Аналоговый дифференциальный вход для подключения тензодат чиков по 4 или 6проводной схеме с общим сопротивлением 87 Ом. (до 4 шт. по 350 Ом или до 8 шт. по 1 кОм).
Выходы	Аналоговый выход по току (0)4...20 мА, или напряжению 0...5 (10) В
Напряжение питания тензодатчика	5 В

Преобразователь Z-SG преобразует сигнал с выхода тензометрического датчика в сигнал по току, либо сигнал по напряжению, либо в цифровой код для передачи по цифровой сети.

1. Подбор концевых выключателей

Для ограничения пяти рабочих движений рабочих механизмов выбираем пять концевых выключатель марки ABB LS60M53B11, основные технические данные которого приведены в табл. 5.32.

Таблица 5.34 - Основные характеристики концевого выключателя ABB LS60M53B11

Параметр	Значение параметра
Тип корпуса	Металлический
Температура эксплуатации	-25…70 °С
Монтажные положения	Допускаются все положения
Количество и тип контактов	1 нормально замкнутый 1 нормально разомкнутый
Степень защиты	IP66
Минимальная скорость отключения	Контакты мгновенного действия 0.001 мс
Расчетный рабочий ток	(400 В) 1.8 А
Частота коммутационных операция	3600 цикл. /час
Сопротивление между контактами	25 мОм

Выбранный концевой выключатель удобен тем, что имеет роликовый качающийся рычаг с возможностью регулирования длины рычага. Это позволяет подстраивать концевой выключатель под местные условия.

1. Подбор устройств сигнализации

В качестве звуковой сигнализации выбираем зуммер марки АВВ KB70-1201, размещаемую на сигнальной стойке. В качестве световой сигнализации выбираем световой индикатор с проблесковым свечением марки АВВ KL70-123R (красный свет). Световой индикатор и зуммер являются модульными элементами и размещаются на одной стойке, что делает их удобными в монтаже. Технические характеристики модулей приведены в табл. 5.33.

Таблица 5.35 - Технические характеристики модулей KB70-1201 и KL70-123R

Параметр	Значение параметра
Общие характеристики
Напряжение питания	230 В переменного тока
Потребляемый ток	35 мА
Степень защиты	IP54
Световой индикатор
Частота проблеска	1Гц
Зуммер
Уровень звука	85 дБ

1. Подбор устройства графического отображения информации

Для взаимодействия человека с технической системой, в нашем случае ПЛК, используется специальные средства и устройства, так называемые человеко-машинный интерфейс. Среди линейки устройств человеко-машинного интерфейса производства Schneider Electric в качестве устройства графического отображения выбираем графический терминал семейства Magelis GTO модель HMIGTO3510, основные технические характеристики которого приведены в табл. 5.34.

Таблица 5.36 - Основные технические характеристики терминала HMIGTO3510

Параметр	Значение параметра
Размер дисплея	7 дюймов (17.78 см)
Тип терминала	Сенсорный дисплей
Тип дисплея	Подсвечиваемый цветной TFT ЖК дисплей
Разрешение дисплея	800 х 480 точек, WVGA
Сенсорная панель	Резистивная плёнка, 1000000 циклы
Срок службы подсветки	50000 часов (белый) при 25 °C
Номинальное напряжение питания [Us]	24 V пост. ток
Макс. пусковой ток	<= 30 А
Потребляемая мощность, Вт	<= 12 Вт <= 8 Вт (Когда внешние устройства не запитаны) <= 5 Вт (Когда подсветка выключена) <= 5.5 Вт (Когда подсветка приглушена)
Наименование программного обеспечения	Vijeo Designer конфигурационное ПО >= V6.1
Описание памяти	96 Мб цилиндрический (EPROM)
Резервируемые данные	128 Кбайт встроенное ОЗУ (SRAM)
Оборудование для хранения данных	SD-карта <= 32 Гб SDHC-карта <= 32 Гб

Продолжение таблицы 5.34

Параметр	Значение параметра
Загружаемые протоколы	Modbus Plus Schneider Electric Modicon FIPWAY Schneider Electric Modicon Modbus TCP Schneider Electric Modicon Modbus Schneider Electric Modicon Протоколы сторонних производителей Mitsubishi Melsec Протоколы сторонних производителей Omron Sysmac Протоколы сторонних производителей Rockwell Automation Allen-Bradley Протоколы сторонних производителей Siemens Simatic Uni-TE Schneider Electric Modicon
Рабочая температура	0...50 °C
Степень защиты IP	IP20 задняя панель соответствующий IEC 60529 IP65 передняя панель соответствующий IEC 60529

Продолжение таблицы 5.34

Параметр

Значение параметра

Тип встроенных клемм

COM1 последовательный канал SUB-D 9, интерфейс: RS232C, скорость передачи: 2400...115200 бит/с COM2 последовательный канал RJ45, интерфейс: RS485, скорость передачи: 2400...115200 бит/с COM2 последовательный канал RJ45, интерфейс: RS485, скорость передачи: 187,5 Кбит/с совместим с Siemens MPI Ethernet RJ45, интерфейс: 10BASE-T/100BASE-TX Ethernet RJ45, интерфейс: IEEE 802.3 USB 2.0 тип A USB 2.0 тип mini B

Выбор устройства графического отображения информации того же производства, что и ПЛК, обосновывается удобством и простотой настройки взаимосвязи между данными устройствами.

1. Подбор дополнительного оборудования

Необходимо также предусмотреть трансформатор, который будет преобразовывать напряжение 380 В в напряжение 220 В, а также блок питания 24 В пост. Тока. Трансформатор нужен для питания сигнального и звукового модулей и модуля питания ПЛК, а также блока питания, катушек контакторов и обогревателя. Блок питания 24 В нужен для питания сенсорной панели, координатных манипуляторов, преобразователя сигнала тензодатчика, модуля входных сигналов ПЛК.