Система управления электроприводом лифта (стр. 4 из 7)
Сигналы с датчиков температуры (КТY10), перемещения (ВЕ–178В) и тока подаются на вход микроконтроллера без гальванической развязки и уже в цифровом виде. Для информационного сигнала с датчика температуры используется вход Р0.3, для датчика тока – вход Р0.2, а для данных с датчика перемещения – входы INT0 и INT1 микроконтроллера, управляющего работой ДПТ. Сигналы с датчиков веса (SB1) и закрытия/открытия дверей (SB2) подаются на вход микроконтроллера через гальваническую развязку, в качестве которой применена оптопара. Сигнал с датчика веса через оптопару подаётся на вход микроконтроллера Р0.4, а сигнал с датчика закрытия/открытия дверей через оптопару подаётся на вход Р0.5. Сигнал от датчика угловой скорости представлен в аналоговом виде, поэтому он должен быть преобразован с помощью АЦП в дискретную форму, для чего используем аналого-цифровой преобразователь типа MAXI202. Дискретный сигнал после преобразования на АЦП поступает на входы Р1.0…Р1.2 микроконтроллера ЭП. Также используются два сигнала управления силовыми ключами, задающими параметры работы электродвигателя. Для их вывода используются выходы Р0.0 и Р0.1 микроконтроллера ЭП. Для контроля параметров блока питания используются датчик температуры, устанавливаемый на радиаторы транзисторных ключей, и датчик тока, включаемый последовательно в цепь питания транзисторных ключей. Сигналы от датчиков температуры и тока поступают на входы Р05 и Р03, после чего анализируются и обрабатываются микроконтроллером, управляющим работой импульсного трансформатора. Также в блоке питания используются три управляющих сигнала – сигналы управления ключами импульсного трансформатора и сигнал управления ключом замыкания зарядной цепи. Для контроля этих сигналов используются выходы Р0.0, Р0.1 и Р0.2 микроконтроллера импульсного блока питания. Система автоматического управления электроприводом лифта также включает в себя клавиатуру, на которой имеются кнопки «Аварийный останов», «Стоп» и «Пуск». При нажатии кнопки «Аварийный останов» сигнал поступает на вход Р0.6 микроконтроллера ИБП и программно отключаются ключи импульсного блока питания и срабатывает электромеханический тормоз на валу электродвигателя. При нажатии кнопки «Стоп» сигнал поступает на вход Р1.3 микроконтроллера ЭП и отключаются ключи, управляющие работой электродвигателя, а также срабатывает электромеханический тормоз. При нажатии кнопки «Пуск» сигнал поступает на вход Р1.4 микроконтроллера, отключается электромеханический тормоз и начинают работу ключи. Индикация работы электропривода организована с помощью светодиодов, которые срабатывают при следующих условиях:
- при поступлении сигнала о превышении предельных значений с датчика тока или температуры импульсного блока питания, с выхода Р0.7 микроконтроллера ИБП поступает сигнал срабатывания нужного светодиода;
- при поступлении сигнала о превышении предельных значений с датчика температуры, тока, веса или закрытия/открытия дверей импульсного блока питания, с соответствующего выхода (Р1.5 – Р1.7) микроконтроллера ЭП поступает сигнал срабатывания нужного светодиода.
2.5 Разработка структуры источника силового электропитания
В современной промышленности используются импульсные источники питания, основанные на высокочастотном преобразовании энергии сети в выходное постоянное напряжение. В данной курсовой работе источник питания проектируется для электропривода. Для проектирования источника питания зададимся параметрами:
- напряжение питающей сети UС = 220 B;
- частота питающей сети f = 50 Гц;
- число фаз питающей сети n = 2;
- ток нагрузки IН =25 А;
- напряжение нагрузки UН = 220 В;
Проектируемый источник питания содержит следующие структурные модули:
- фильтр нижних частот (для фильтрации высокочастотных помех на входе);
- автомат токовой защиты (защита питающей сети в случае поломки блока питания);
- зарядная цепь (для заряда конденсаторов блока питания при его включении в сеть);
- силовой выпрямитель (для преобразования переменного напряжения в импульсное);
- фильтр нижних частот (для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, частота среза значительно ниже 50 Гц);
Рисунок 2.4 – Структурные модули блока питания
В зависимости от необходимой выходной мощности используются различные схемы силового преобразователя. Для питания электродвигателя Д510 с мощностью 25А принимаем схему четырехтактного преобразователя, состоящего из 4-х транзисторных ключей и включаемого в мост трансформатора.
Рисунок 2.5 – Четырехтактный преобразователь
К выходам 2 - 2’ и 3 - 3’ трансформатора подключается нагрузка.
Управление ключами к1 – к4 производится системой управления, в качестве которой удобно использовать микроконтроллер MCS-51.
Поскольку проектируемая система автоматического регулирования содержит один электродвигатель, импульсный трансформатор выбираем с одним выходом. Для стабилизации выходного напряжения применяем схему с отрицательной обратной связью по напряжению.
Рисунок 2.5 – Схема стабилизации выходного напряжения
ИТ – импульсный трансформатор;
СУ – система управления;
ЗЦ – зарядная цепь;
ФНЧ – фильтр нижних частот.
К выходу 4 - 4’ подключается нагрузка в виде исполнительного электродвигателя с управляющим мостом силовых транзисторов и необходимыми датчиками.
Напряжение с импульсного трансформатора, выпрямленное и отфильтрованное на ФНЧ1 сравнивается на компараторе с опорным. Результат сравнения подается на систему управления с целью изменения скважности импульсов, управляющих ключами к1 – к4. При этом происходит изменение выходного напряжения и замыкание отрицательной обратной связи. При запуске импульсного источника питания на выходе ФНЧ1 появляется напряжение (приблизительно 300 В). Это напряжение через зарядную цепь заряжает ФНЧ2 системы управления. При достижении определенного значения Uпит на системе управления начинает работать генератор ШИМ, открываться определенные ключи четырехтактного преобразователя и появится напряжение на выходе ФНЧ1. Через диод это напряжение обеспечит поддержание напряжения на ФНЧ2. Контроллер входит в рабочий режим.
ЧАСТЬ 3. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ ЛИФТА
3.1 Проектирование функциональной схемы входных узлов
К входным узлам системы относятся различные устройства, с помощью которых производится контроль состояния работы объекта управления. В данном случае объектом управления является система управления электроприводом лифта, а входными узлами выступают датчики и клавиатура.
В данном случае у нас используется 8 датчиков, один из которых аналоговый (датчик угловой скорости вращения вала электродвигателя) и трёхклавишная клавиатура.
На клавиатуре находятся кнопки «Аварийный останов», «Стоп» и «Пуск». Они организованы на герконовых датчиках, представляющих из себя конечные выключатели (рисунок 3.1).На импульсном блоке питания и на двигателе постоянного тока установлены датчики тока, которые позволяют контролировать превышение предельного значения тока через исполнительное устройство и блок питания (рисунок 2.2) и датчики температуры, которые контролируют превышение предельной температуры (рисунок 2.3).
Рисунок 3.2 – Функциональная схема датчика тока
Рисунок 3.3 – Функциональная схема датчика температуры
При работе системы управления электроприводом лифта используются сигналы, поступающие от датчиков веса и закрытия/открытия дверей. С помощью информации, поступающей от данных датчиков, контроллером вырабатывается соответствующий алгоритм дальнейшей работы всей системы. Датчики веса и открытия/закрытия дверей лифтовой кабины представлены на рисунке 3.4 и на рисунке 3.5 соответственно.
