диплом (1189759), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Таблица 3.1 – Входные сигналы
| Входные сигналы | |||
| Параметр | диапазон | датчик/устройство | диапазон |
| Потребление воды | нет | Расходомер | 150мВ - 200 мВ |
| Влажность | 0-100% | Микроволновый датчик влажности | 4-20 мА |
| Уровень отсева | 0-5м | датчик уровня | 4-20 мА |
| Уровень щебня | 0-5м | датчик уровня | 4-20 мА |
| Уровень песка | 0-5м | датчик уровня | 4-20 мА |
| Уровень цемента | 0-10м | датчик уровня | 4-20 мА |
| положения скипа | верхнее нижнее положение | концевой выключатель | 0/220В |
| Масса цемента | 0-500 кг | тензодатчик | 4-20 мА |
| Масса компонентов | 0-500 кг | тензодатчик | 4-20 мА |
| Старт/Стоп | вкл/выкл | кнопки | 0/220В |
Исходя из таблицы 3.1 понадобится подобрать датчики:
-
расходомер (аналоговый);
-
микроволновый датчик влажности (аналоговый);
-
датчик уровня, 4 шт. (аналоговый);
-
концевой выключатель, 2 шт. (дискретный);
-
тензодатчик, 4 шт. (аналоговый);
-
кнопки, 2 шт. (дискретный).
То есть понадобится 10 аналоговых, и 4 дискретных входных сигналов.
Таблица 3.2 – Выходные сигналы
| Выходные сигналы | |||
| Устройство (параметр) | диапазон | выходное воздействие | состояние и.у. |
| ПЧ для бетоносместителя | - | - | выкл/работает |
| Шнек (загрузка отсева) | 0/220 В | 0/220 В | вкл/выкл |
| Шнек (загрузка щебня) | 0/220 В | 0/220 В | вкл/выкл |
| Шнек (загрузка песка) | 0/220 В | 0/220 В | вкл/выкл |
| Шнек (загрузка цемента) | 0/220 В | 0/220 В | вкл/выкл |
| Насос (загрузка жидких компонентов) | 0/220 В | 0/220 В | вкл/выкл |
| Конвейерная лента (разгрузка весового транспортера) | 0/220 В | 0/220 В | вкл/выкл |
| Пневмозатвор (разгрузка цемента) | 0/220 В | 0/220 В | вкл/выкл |
| Пневмозатвор (разгрузка бетоносместителя) | 0/220 В | 0/220 В | вкл/выкл |
Продолжение таблицы 3.2
| Контакторы (перемещение скипа) | 0/220 В | 0/220 В | вверх/вниз/выкл |
| звуковая сигнализация | 0/220 В | 0/220 В | вкл/выкл |
| свет индикаторная сигнализация | 0/220 В | 0/220 В | вкл/выкл |
К данным устройствам выходного воздействия необходимо подобрать ПЧ и ПЛК. Количество выходных портов равно 13.
Зная все устройства входного и выходного воздействия, составим структурную схему системы. Данный чертеж представлен на чертеже БР 13.03.02 025 Э12.
-
РАСЧЕТ И ВЫБОР ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ АВТОМАТИЗАЦИИ РБУ
Так как двигатели еще не выработали свой ресурс, поэтому нет необходимости при внедрении АСУ заменять имеющиеся электродвигатели новыми.
-
Расчет и выбор преобразователя частоты
Для выбора преобразователя частоты (ПЧ) по мощности следует учитывать следующие особенности:
-
номинальная мощность преобразователя частоты должны быть больше номинальной мощности двигателя.
-
Следует учитывать, что в паспортных данных двигателей, как правило, указывается активная мощность на валу, а потребляемая мощность, находится путем деления паспортной мощности на к.п.д двигателя
-
Номинальный ток ПЧ должен быть больше номинального тока двигателя, в противном случае ПЧ будет блокироваться.
Производить расчет номинальных параметров двигателей нет необходимости, т.к. все нужные параметры двигателей приведены в Таблице 1.2 пункт 1.3 Необходимо найти номинальную мощность потребляемую двигателем.
Для реализации логических функций используется ПЛК производства Schneider Electric, поэтому ПЧ стоит выбирать того же производства, т.к. при настройке взаимосвязи ПЛК и ПЧ одного производства не возникнет проблем.
Произведем расчет потребляемой из сети мощности для каждого двигателя по формуле:
Рпотр = Рном / ηном (4.1)
Где Рпотр – потребляемая мощность двигателя, кВт;
Рном – номинальная мощность двигателя, кВт;
ηном - коэффициент полезного действия двигателя.
Для двигателя привода бетоносмесителя, кВт:
Рпотр = 37 / 0.83 = 44.6
С учетом технических данных и рассчитанных величин потребляемых мощностей двигателей выбираем следующие преобразователь частоты:
Для двигателя бетоносмесителя СБ-138Б выбираем ПЧ ATV71HD45N4, основные технические характеристики которого приведены в таблице 4.1.
Таблица 4.1 - Основные технические характеристики ATV71HD45N4
| Число фаз сети | 3 |
| Напряжение питания | 380…480 В |
| Мощность двигателя | 45 кВт при 38…480 В 3 фазы |
| Линейный ток | 85 А для 480 V 3 фазы 45 кВт 104 А для 380 V 3 фазы 45 кВт |
| Выходная частота привода | 0,1…500 Гц |
| Пределы по напряжению | 323…528 В |
| Частота | 50…60 Гц |
| Пределы по частоте | 47…63 Гц |
| Рабочая температура | - 10…50°С |
| Габариты (максимальные) (ширина - высота - толщина) | 290*320*630 мм |
-
Расчет и выбор ПЛК
Для АСУ выбираем ПЛК марки Schneider Electric Modicon M340. Выбор данного ПЛК обосновывается рядом причин: ПЛК Modicon M340 является модульным; данный ПЛК имеет высокую надёжность и быстродействие.
В конструкцию ПЛК Modicon M340 входят следующие модули:
- модуль центрального процессора;
- модули входных и выходных сигналов;
- модуль питания.
Все модули размещаются на шасси, оборудованном шинами связи и питания. Имеются несколько вариантов модулей питания, центрального процессора, модулей ввода/вывода и сетевых модулей, имеется также несколько вариантов шасси, варианты отличаются по своим характеристикам.
Для разрабатываемой АСУ необходимо произвести выбор модулей цп, питания, входных и выходных сигналов, а также шасси из каталогов с характеристиками, подходящими для данной АСУ.
-
Выбор модуля ЦП
Выбираем модуль центрального процессора ВМХР34 2030 2Н, основные характеристики которого приведены в таблице 4.2. Данный выбор обосновывается следующим: процессорный модуль ВМХР34 2030 2Н подходит для работы в условиях низких температур и большой влажности, что очень важно для данной АСУ, т.к. кран эксплуатируется в тяжелых условиях (низкие температуры, повышенная влажность); данный модуль имеет встроенный интерфейс промышленной сети, что позволяет не применять дополнительных сетевых модулей.
Таблица 4.2 - Основные технические характеристики процессорного модуля ВМХР34 2030 2Н
| Наименование модуля | ВМХР34 2030 2Н |
| Тип изделия | Процессорный модуль |
| Возможности процессора по дискретному вводу/выводу | 1024 вх/вых. Конфигурация с несколькими шасси |
| Возможности процессора по аналоговому вводу/выводу | 256 вх/вых. Конфигурация с несколькими шасси |
| Тип встроенных клемм | Ethernet TCP/IP RJ4510/100 Mbit/s 1 витая пара Порт USB 12 Mbit/s Ведущая шина CANopen SUB-D 9 20 kbit/s...1 Mbit/s 2 экранированных витых пары |
| Служба обмена данными | Обмен сообщениями по протоколу Modbus TCP, Ethernet TCP/IP Управление полосой пропускания, Ethernet TCP/IP Data Editor, Ethernet TCP/IP Rack Viewer, Ethernet TCP/IP Управление сетью (MT) CANopen |
Продолжение таблицы 4.2
| PDO (Объекты данных процесса) CANopen Объект сервисных данных (SDO) CANopen Специальные функции (SYNC, EMCY, TIME) CANopen | |
| Потребляемый ток | 135 мА 24 V пост. ток |
| Питание | Внутреннее электропитание через шасси |
| Рабочая температура | -25...70 °C |
| Относительная влажность | 10...95 % без образования конденсата |
| Степень защиты IP | IP20 |
-
Выбор модуля входных сигналов
Из пункта 3 возьмём необходимое число входных сигналов 14, из них 10 – аналоговые, 6 – дискретные.
Для считывания дискретных сигналов в линейке ПЛК Modicon M340 имеются модули входных сигналов с количеством входных каналов: 16, 32 и 64. Выбираем модуль BMX DDI 1602 K с количеством входных каналов, равным 16. Основные технические характеристики входного модуля BMX DDI 1602 K приведены в таблице 4.3
Таблица 4.3 - Основные технические характеристики входного модуля BMX DDI 1602 K
| Модуль BMX DDI 1602 K | Входы 24 В. пост. тока, положительная логика | |||||
| Номинальные входные значения | Напряжение | 24 В постоянного тока | ||||
| Ток | 2.5 мА | |||||
| Пороговые входные значения | В сост. 1 | Напряжение | > 11 В | |||
| Ток | > 2 мА | |||||
| В сост. 0 | Напряжение | 5 В | ||||
| Ток | < 1.5 мА | |||||
| Обратная полярность | Встроенная защита | |||||
| Надежность (среднее время наработки на отказ) при Токр. ср. = 30°С | 798237 часов | |||||
| Напряжение датчиков: контроль пороговых значений | Норма | Больше 18 В пост. Тока | ||||
| Ошибка | Меньше 14 В пост. Тока | |||||
| Напряжение датчиков: контроль времени реакции при 24 В пост. тока | При появлении | 1 мс < T < 3 мс | ||||
| При исчезновении | 8 мс < T < 30 мс | |||||
Продолжение таблицы 4.3
| Потребление по питанию датчиков | Типичное | 92 мА |
| Максимально | 145 мА | |
| Рассеиваемая мощность | До 2,5 Вт | |
Для считывания аналоговых сигналов в линейке ПЛК Modicon M340 имеются модули аналоговых входов с количеством входных каналов: 4 и 8. Выбираем 2 модуля BMX AMI 0810 с количествов входных каналов, равным 8. Основные технические характеристики входного модуля BMX AMI 0810 приведены в таблице 4.4.
Таблица 4.4 - Основные технические характеристики входного модуля
| Модуль BMX AMI 0810 | 8 каналов |
| Тип входных сигналов | По напряжению: 1…5 В 0…5 В 0…10 В ± 5 В ± 10 В По току: 4…20 мА 0…20 мА ± 20 мА |
Продолжение таблицы 4.4
| Допустимая перегрузка на входах | ± 30 мА для: 4…20 мА 0…20 мА ± 20 мА ± 30 В для: 1…5 В 0…5 В 0…10 В ± 5 В ± 10 В |
| Разрешение | 16 бит |
| Формат цифровых значений | ± 10000 по умолчанию ± 32000 в пользовательском масштабе |
| Разрешение измерений | 1.4 мкА для: 4…20 мА 0…20 мА ± 20 мА 0.36 мВ для: |
Продолжение таблицы 4.4
| 1…5 В 0…5 В 0…10 В ± 5 В ± 10 В | |
| Рабочая температура | 0…60 °С |
| Рассеиваемая мощность | До 3.9 Вт |
-
Выбор модуля выходных сигналов
Из пункта 3 возьмём число выходных сигналов 13. Из них одно устройство управляется с помощью ПЧ, 12 устройств управляются дискретными сигналами – это сигнализация и контакторы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
