Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 3)

Наличие в преобразователе ПИД регулятора и возможности подключения датчика обратной связи позволит преобразователя самостоятельно поддерживать скорость на заданном уровне.

2.3 Использование программируемых логических контроллеров для построения систем управления электроприводами.

ПЛК — программируемый логический контроллер, представляет собой микропроцессорное устройство, предназначенное для сбора, преобразования, обработки, хранения информации и выработки команд управления, имеющей конечное количество входов и выходов, подключенных к ним датчиков, ключей, исполнительных механизмов к объекту управления, и предназначенный для работы в режимах реального времени [8].

Используется в узлах промышленной автоматики, для автоматизации технологических процессов, управления промышленными механизмами.

Программируемые логические контроллеры пришли на смену контроллерам, построенным на релейных схемах. Такие контроллеры обладали жесткой логикой, и изменение алгоритма означало полное изменение схемы. В современных контроллера электрические реле выполнены виртуально, т.е. реализованы в виде программы. Что позволяет создавать новые алгоритмы не меняя устройство контроллера.

В настоящее время промышленность использует широкий спектр контроллеров. Главным критерием при выборе контролера будет соответствие его возможностей поставленным задачам. Чтобы учесть это, можно разбить все контроллеры на группы по области применения:

• маломощные контроллеры. Их отличает узкая специализация. В этих контроллерах изменению поддаются параметры процесса но не алгоритм управления, который является вшитым в контроллер. Поэтому они выполняются с разными наборами функций. Применяются для управления небольших механизмов;

• интеллектуальные реле. Контроллеры с малым объемом памяти, числом каналов ввода вывода. Очень часто ограничены одним интерфейсом. Выполняются на основе релейной логики. Язык программирования таких реле имеет ту же особенность, обладает набором готовых решений, что упрощает задачу и позволяет работать с ними не только программистам но и инженерам знакомым с релейной логикой. Используются чаще всего в машиностроении и для бытового применения;

• контроллеры для реализации вычислительных и логических функций. Даный вид контроллеров обладает высокой вычислительной мощностью. Иногда оснащается двумя процессорами. Такие контроллеры могут поддерживать несколько языков программирования, что позволяет применять их во многих процессах;

• контроллер противоаварийной безопасности. Контроллеры к которым предъявляются повышенные требования по защите, надежности, отказоустойчивости;

• контроллеры телемеханических систем. Предназначены для передачи сигналов по сети;

• Кроме того при работе контроллера важным параметром является число каналов ввода вывода. По расположению модулей ввода вывода можно выделить:

• моноблочные контроллеры -которые представляют собой единый корпус с устройствами ввода вывода. Удаление или замена блоков тут не возможна;

• модульные - состоят из наборов блоков, обладающие своей функцией

• ( блоки питания, дополнительные входы и т.д.);

• распределенные – в которых модули ввода вывода вынесены за пределы контроллера;

• контроллеры с заменой процессорных плат. Позволяют увеличить производительность контроллера, не меняя его устройства.

2.4 Приборы управления

Вышеперечисленные элементы используются в промышленности в виде готовых приборов управления. Предназначенных для управления насосными станциями различных задач. Эти приборы позволяют выполнить:

• контролировать и защищать насосы;

• программно задавать параметры;

• защищать двигатель от перегрева;

• дистанционное управлять насосами;

• собирать информацию или подавать сигнал аварии.

3 ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ

3.1 Общие сведения

Объектом применения разрабатываемой системы управления будет являться жилищный комплекс города Хабаровска, распложённый по адресу улица лейтенанта Орлова дом 8.

Рисунок 3.1 — Объект проектирования

Жилищный комплекс представляет собой шестнадцатиэтажную кирпичную новостройку, построенную по современным строительным стандартам. В него входя жилые помещения, магазин, комната консьержа.

Из-за большой высоты здания возникает проблема обеспечения холодной водой жителей верхних этажей. Холодная вода поступает из сети водопровода, давления в котором хватает только до шестого этажа.

Эту проблему можно решить путем установки станции - повышения давления.

3.2 Исходные данные

Исходными данными является: высота здания, количество квартир, давление в сети водопровода, которые сведем в таблицу (3.1)

Таблица 3.1 — Исходные данные

3.3 Предлагаемое решение

Предлагаемая насосная станция должна быть оборудована системой автоматического управления, работать в автоматическом режиме без ежедневного контроля со стороны обслуживающего персонала. Оборудование должно быть надежным, чтобы проводить тех. обслуживание и ремонт не прекращая водоснабжение.

Насосная станция будет реализована на двух насосах, датчиках давления и приборах управления насосами.

Использование двух насосов позволит обеспечить необходимую бесперебойность работы. Возможность применения второго насоса в качестве дополнительного, когда первый насос не справляется с работой. Такое случается в часы наибольшего расхода воды, когда жители дома в одно время открывают кран. Максимальный расход воды утром, когда все собираются на работу и вечером, когда готовятся ко сну. Этот режим работы носов позволит выбирать насосы меньшей мощности, что значительно уменьшает затраты на оборудование.

К насосам на участок трубопровода крепится обратный клапан. Вид защитной трубопроводной арматуры. Его цель не допустить течение воды в другом направлении. Таким образом, осуществляется защита от давления неработающего насоса. Обратные клапаны имеют различия только по конструкции. Однако при выборе, следует учитывать давление в водопроводе, диаметр труб и способ крепления.

3.4 Составление функциональной схемы

Система управления работой насосов должна обеспечивать:

• экономичность работы насосов;

• автоматический контроль технологических параметров;

• защита двигателей от аварийных режимов, таких как перегрев двигателей, работа в холостую;

• визуализацию процессов.

Для выполнения поставленных задач, управления насосами будем использовать ПЛК.

Использование ПЧ позволит управлять двигателями максимально эффективно. Кроме того при работе двигателя от ПЧ исключаются гидроудары в трубопроводе. Структурная схема представлена на рисунке 3.2.

Н1

ПЛК

ППЧ

Н2

ДД

Рисунок 3.2 — Структурная схема процесса управления насосной станцией

Логический контроллер обеспечит работу станции в определенном режиме. В его функции входят задачи по обработке информации о системе и формирование сигналов для преобразователя частоты. Преобразователь обеспечивает плавный запуск и управление работой двигателя насосов. Регулировать работу всей станции позволяют датчики давления, устанавливаемые на напорный и всасывающий трубопровод. Однолинейная схема автоматизации представлена на чертеже.

Из структурной схемы следует, что при разработке принципиальной и функциональной схемы необходимо решить следующие задачи:

• способ связи ПЛК и ПЧ;

• подключение двигателей к сети.

Конструкция любого преобразователя предусматривает интерфейсы связи с внешними устройствами.

Простейшими интерфейсами связи являются дискретные входы/выходы. Они применяются для подачи сигналов на ПЧ стоп, остановка двигателя, авария, переход на другую скорость и так далее.

Дискретные выходы выдают сигналы о достижении частоты двигателя, неисправности работы преобразователя, достижения предела по току. Они представляют собой релейные и транзисторные элементы. С помощью дискретных управляющих сигналов могут быть решены большинство простейших операций, например, поддержание уровня с помощью поплавковых датчиков или построение системы сигнализации об аварии.

Для решения более сложных задач существуют аналоговые сигналы, которые позволяют более точно регулировать параметры давления, расхода, уровня. Типовыми сигналами, используемыми в преобразователях, являются сигналы по напряжению 1-5В, 0-10В и по току 4-20мА. Сигналы по току являются наиболее надежными, так как они менее чувствительны к помехам.

Аналоговые выходы могут использоваться для подключения нескольких преобразователей, работающих на одну гидравлическую сеть.

Более дорогие модели ПЧ оснащают частотными выходами, которые могут использоваться для подключения контроллера.

Оптимальное решение для связи ПЧ с ПЛК или другим ПЧ это последовательный интерфейс.

Основными последовательными интерфейсами для ПЧ являются стандарты RS-485 с протоколами MODbus RTU и Profibus DP, и CANbus с протоколами CANopen, DeviceNet.

Связь между ПЛК и ПЧ будет осуществляться по стандарту RS-485. Вследствие простоты, доступности и простоте реализации. В таблице 3.2 представлены характеристики интерфейса RS-485

Таблица 3.2 — Характеристики интерфейса RS-485

Стандарт	EIA RS-485
Физическая среда	Витая пара
Максимальное количество устройств	32-256, 32 загруженных
Максимальное расстояние	1200 метров
Максимальная скорость передачи	100 Кбит/с­-10Мбит/с
Сигналы	Tx+/Rx+, Tx-/Rx- (Полудуплексный) Tx+,Tx- ,Rx+,Rx- (Дуплексный)

Для увеличения эффективности работы насосов предлагается использовать каскадное включение насосов. Этот способ заключается в том, чтобы один ПЧ управлять работой нескольких насосов за счет переключения ПЧ от одного насоса к другому. Для осуществления этого метода необходимо выбрать аппараты способные размыкать цепь по сигналу управления.

В разрабатываемой схеме ПЧ будет осуществлять разгон насоса, и обеспечит плавное достижение номинальной скорости. При недостатке мощности произойдет переключение и от ПЧ начнет питаться второй насос.

На основе выбранных методов составим функциональную схему работы насосной станции.

3.5 Составление принципиальной электрической схемы

Электрическая принципиальная схема должна отображать цепь питания двигателей, цепь управления и способы защиты оборудования.

Для питания оборудования в подвале, куда будет установлена разрабатываемая насосная станция, используется установленный там силовой шкаф. Питание станции будет осуществляться от трехфазной сети 380В.

Согласно схеме каскадного включения в схеме должна быть предусмотрена возможность подключения к сети напрямую, минуя ПЧ. Для этого в цепь управления включены контакторы, контактами которых производятся необходимые переключения.

Управление работой ПЧ будет производиться с помощью ПЛК, для которого необходимо обеспечить питание постоянным током. Для этого выбрать и включить между одной фазой и нулем блок питания.

Работа контакторов заключается в замыкании и размыкании цепи при подаче напряжения на катушку контактора. Катушки контакторов включаются в цепь контроллера. Для управления контакторами контроллеру нужны дополнительные узлы, так как выходное напряжение контроллера недостаточно для притягивания якоря катушки контактора. Рынок контрольно измерительных приборов и автоматики предлагает различные типы реле, которые включаясь в цепь контактора позволяют управлять его работой. Кроме этого существуют специальные модули, разрабатываемые совместно с контакторами содержащие такие реле. Эти модули оснащают различными типами входов и выходов, которые позволяют подключить дополнительное питание на контакторы.

Для управления НС планируется использовать контроллер фирмы «Segnetics», так как он уже используется фирмой для которой проектируется данная НС. Персонал обучен работе с этими приборами. В ассортименте выпускаемой продукции фирмы «Segnetics» есть линейка модулей расширения снабженных необходимыми устройствами.

Характеристики

Список файлов ВКР