ПЗ (1230909), страница 5
Текст из файла (страница 5)
.
На рисунке 2.4 представлена фотография ПЧ соответствующего данным условиям.
Частотный преобразователь Altivar 312 ATV312HU40N4 применяется для регулирования скорости вращения трехфазных асинхронных электродвигателей мощностью до 4 кВт и 3-фазным напряжением 380-500 В, также является надежным и как для применения в простых производственных(общепромышленных) механизмах , так и для
интегрирования в системы автоматизации, благодаря широким коммуникационным возможностям. [7]
Рисунок 2.4 — Преобразователь частоты ATV312HU40N4
Основные особенности :
- надежность, компактность и простота ввода в эксплуатацию;
- применение как в локальных, так и в распределенных системах автоматического управления, благодаря использованию коммуникационных карт;
Таблица 2.4 — Технические характеристики
| Наименование компонента | ATV 312 |
| Мощность двигателя, л.c. | 5 |
| Мощность двигателя, кВт | 4 |
| Характеристика питающей сети | 3×380…500В, 50Гц, 10.6А |
| Диапазон скоростей | 1…50 |
-удобный пользовательский интерфейс;
- широкий набор встроенных функций: защитных, конфигурирования и регулировки, сохранения и переноса данных;
- установка устройств вплотную друг к другу без изменения характеристик;
- дополнительное оборудование для расширения возможностей применения.
Главным условием выбора автоматического выключателя является:
(2.6)
где 
- ток номинального теплового расцепления; 
- номинальный ток двигателя.
На рисунке 2.5 представлена схема питания насосов.
Автомат защиты двигателей QF3, QF4,QF5 выбираются по номинальному току. Их задача отключить двигателя от сети в момент превышения номинального тока на какое-то длительное время (несколько секунд). Номинальный ток двигателя согласно каталогу [7] 
.
Рисунок 2.5 — Принципиальная схема питания насосов
Выбираем автомат защиты с номинальным током теплового расцепителя 
Данным требованиям удовлетворяют автоматы защиты изображенный на рисунке 2.6.
Автоматические выключатели должны срабатывать в порядке очереди, с тем, чтобы отключало одну линию, а не всю систему. В электротехнике это называется селективностью.
Рисунок 2.6 — Автомат защиты двигателя
Автоматические выключатели, находящиеся на одной линии должны устанавливаться по - убывающей. Например, вводной выключатель должен быть выше по номиналу, чем выключатель отдельного двигателя. Если не удается подобрать автоматы по номиналу, то следует выбрать автомат с меньшей характеристикой срабатывания.
По формуле (2.6) выбираем общий автоматический выключатель на три двигателя. Его номинальный ток теплового расцепителя будет равен сумме пускового тока первого двигателя и номинального тока второго и третьего двигателя + ток цепей управления. Пусковой ток указан в каталоге двигателя [8].
10·3+6=36А
Выбираем автоматический выключатель QF1 на 40 А с характеристикой С. Автоматический выключатель , изображенный на рисунке 2.7.
Рисунок 2.7 — Автоматический выключатель
В цепь управления для защиты ПЛК и блока питания включим однофазный автоматический выключатель на номинальный ток 6А . Для этого подойдет выключатель фирмы ДЭК с характеристикой C.
ПЛК – это связующая часть системы управления, которая обрабатывает команды оператора и создает управляющие сигналы ПЧ. Современный рынок предлагает большой выбор решений реализации процесса управления. Однако стоит обратить внимание на то, что компания поставившая задачу использует ПЛК фирмы «Schneider Electric» для автоматизации производства. Поэтому есть смысл использовать оборудование которое уже освоено большинством персонала и не вызовет затруднений при дальнейшем его использовании. В рамках реализации данного проекта оптимальным является, представленного на рисунке 2.9. Schneider Electric TM241C24T
Мощный панельный компьютер позволяет использовать разные языки программирования. Дает возможность работы в сетях построенных на Modbus и Ethernet (Modbus TCP/IP) в роли ведомого (Slave) и ведущего (Master) устройства. Наличие дисплея позволяет выводить объекты визуализации.
Рисунок2.9 — Вид ПЛК Schneider Electric TM241C24T
Дискретные выходы в контроллере могут быть выполнены в двух вариантах: дискретные выходы на основе оптореле и дискретные выходы на основе транзисторов.
Контроллеру необходим постоянный ток для питания, поэтому его необходимо обеспечить постоянным напряжением питающей сети. Преобразуем сетевое переменное напряжение 220 В, 50 Гц (120 В, 60 Гц) в постоянное напряжения +24 В, используя блок питания (БП).
В данном проекте используется блок питания. При выборе мощности БП с запасом по токовому выходу представленной на рисунке 2.11.
Рисунок 2.11— Блок питания ABL TRM24025
Таблица 2.5 — Параметры блока питания
| Параметр | Значение |
| Выходное напряжение, В | 24 |
| Выходной ток, А | 3 |
| Мощность, Вт | 75 |
| Размеры, мм | 55.5x125.2x100 |
Для системы автоматического управления необходимы два датчика давления. На вход системы для определения давления жидкости в водопроводе и на выход насосной станции для регулирования параметров системы.
Выбор датчика осуществляется по стандарту преобразованного сигнала. ПЛК позволяет работать со стандартом 4…20мА. А также по значению верхнего предельного значения давления. Согласно СНиП 2.04.01-85 системы трубопроводадолжны выдерживать давление в 1 Мпа. Необходимыми треобованияими обладает датчик давленияя фирмы, изображенный на
рисунке 2.12
Рисунок 2.12— Датчик давления MBS 33
В данном проекте необходимы контакторы с рабочим напряжением катушки 220В. Выбираем контактор ПМЛ-3100 40А катушка 220В AC, представленный на рисунке 2.13.
Рисунок 2.13 - Контактор ПМЛ-3100 40А
Данный аппарат используется в качестве коммутирующего устройства всей станции, организуя тем самым полное отключение НС при нажатии аварийной кнопки стоп.
-
Схема структурная станции
Структурная схема станции представлена на чертеже БР 13.03.02 025 Э11. Электромагнитный контактор совместно с размыкающим контактом SB1 позволяют производить быстрое отключение всего оборудования от питающей сети в случаи возникновения необходимости. Реле контроля фаз постоянно проверяет последовательность чередования и в случаи ее нарушения подает сигнал в ПЛК. Автоматы необходимы для защиты нашей станции от КЗ или резкого броска тока. Блок питания преобразует переменное напряжение в постоянное и понижает его до 24 вольт, обиспечивая питание ПЛК . Преобразователи частоты подключены к 3-х фазной сети, управляются при помощи ПЛК и необходимы для изменения частоты вращения насосного агрегата.
-
Cхема электрическая принципиальная шкафа управления
Схема представлена на чертеже БР 13.02.03 025 Э32. На схеме отражен метод подключения оборудования установленного в шкафу управления.
-
Cхема гидравлическая станции
Схема представлена на чертеже БР 13.02.03 025 Г24. На данной схеме отражен метод подключения гидравлической части станции.
-
АЛГОРИТМ УПРАВЛЕНИЯ
-
Типовые конфигурации систем управления
Основные способы управления насосами в станции :
а) электродвигатели насосной станции подключаются напрямую к питающей сети через пускатели. Контур регулирования выполнен на внешнем контроллере. К нему же подключается датчик давления напорного и всасывающего коллектора, а также катушки пускателей;
б) один из насосов имеет встроенный децентрализованный преобразователь частоты. Контур регулирования выполнен на базе внешнего контроллера с ПИ – регулятором который изменяет производительность главного насоса по шине связи. При увеличении требуемого расхода системы регулятор с помощью встроенных реле контроллера коммутирует катушки пускателей дополнительных насосов;
в) Все насосы станции имеют встроенные преобразователи частоты. Контур регулирования выполнен на базе ПИ – регулятора одного из преобразователей частоты. Регулятор по единой шине осуществляет подключение и отключение подчиненных преобразователей частоты,, а так же формирует для них задание скорости вращения.
г) В системе управления присутствует внешний преобразователь частоты, который имеет дополнительную возможность переключения на любой из электродвигателей насосов станции с помощью комутации пускателей силовых, выходных цепей. Контур регулирования так же выполнен на его программном ПИ – регуляторе. Катушки пускателей дополнительных насосов коммутируется от нескольких реле преобразователя частоты.
д) Все электродвигатели насосов управляются от внешних преобразователей частоты. Контур регулирования выполнен на базе ПИ – регулятора одного из преобразователей частоты.
Подключение по примеру а) и б), производят для прямого пуск насосов, создавая значительные скачки давления, гидроудары. Следовательно их применение возможно только при использовании в системе гидравлических баков повышенного потребного объема в напорной стороне станции. Это в свою очередь возможно в небольших системах. В других случаях экономически выгоднее использовать в) и д).
Пример г) рекомендовано использовать при 5-6 насосах в станции. Такое количество увеличивает время простоя некоторых из них. [10]
-
Разработка алгоритма автоматического управления
Алгоритм автоматического управления насосной станции должен выполнять ряд основных функций:
-
контроль давления всасывающей линии;
-
непрерывное поддержание заданной величины давления напорной линии;
-
при достижении установленного значение останавливать нагнетание, переводить станцию в режим ожидания;
-
осуществлять плавный пуск и остановку.
На чертеже БР 13.03.02 025 Э23 предоставлена блок – схема программы, которая описывает основной алгоритм программы контроллера.
Значение, полученное с датчика давления сравнивается с заданным. Если равно – станция находится в режиме ожидания. Если меньше – плавно наращивает обороты, если мощности одного агрегата недостаточно - выводим главный на номинальную частоту, а обороты ведомого постепенно наращиваем, пока не достигнем заданного давления. Организуя тем самым каскадный способ регулирования по типу пять пункта пункта 3.2. В случае превышения давления при работающем двигателе, плавно уменьшаем частоту питающей сети.
3.3 Разработка алгоритма ручного управления
Режим ручного управления используется в тех случаях когда расход воды в напорной линии не изменяется. В ручном режиме оператор самостоятельно задает скорость вращения двигателей и количество их в работе.
Переключение между ручным и автоматическим режимом осуществляем при помощи трех ходового тумблера.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
