Проектирование АСУТП развальцовки (стр. 8 из 9)
Технические характеристики светодиодов занесены в таблицу 7
Таблица 7 – Технические характеристики светодиодов
| Тип светодиода | Цвет | Напряжение питания, В | Рабочий ток, mA | Максимальный прямой ток, mA |
| АЛ307БМ | Красный | 2 | 10 | 22 |
| АЛ307ВМ | Зеленый | 2,8 | 20 | 22 |
| АЛ307ДМ | Желтый | 2,5 | 10 | 22 |
Будем использовать светодиод красного цвета для индикации:
– «Стоп»
Будем использовать светодиод желтого цвета для индикации:
– «Ручной»
Будем использовать светодиоды зеленого цвета для индикации:
– «АСУТП»
– «Вперед»
– «Назад»
Светодиоды подключаются к модулю через ограничительные резисторы.
Расчёт ограничительного резистора:
Для АЛ307БМ:
Ом;Берем Rк из ряда Е24: Rк = 1,0 кОм±5% тип МЛТ-0,25
Для АЛ307ВМ:
Ом;Берем Rз из ряда Е24: Rз = 1,0 кОм±5% тип МЛТ-0,25
Для АЛ307ДМ:
Ом;Берем Rз из ряда Е24: Rж = 1 кОм±5% тип МЛТ-0,25
5.1.2 Разработка электрической принципиальной схемы
В модуле DOUT8-R07 содержатся 8 реле. У четырех реле замыкающие контакты, у остальных четырех – переключающие. На схеме общий провод обозначен как GND.
В ручном режиме световые сигналы СТОП, ВПЕРЕД, НАЗАД должны формироваться панелью управления. В автоматическом режиме указанные сигналы должны формироваться микропроцессорной системой. Сигналы РУЧНОЕ и АВТОМАТИЧЕСКОЕ формируются только панелью коммутации режимов.
При включении режима РУЧНОЕ нажатием соответствующей кнопки на панели переключения режимов в схеме панели индикации появляется сигнал «РУ», который зажигает соответствующий светодиод. Аналогично происходит зажигание светодиода, индицирующего нажатие кнопки «Автоматическое». Зажигание светодиода индицирующего режим «Вперед» происходит в ручном режиме при поступлении сигнала «Вперед ПУ» с панели управления или же по приходу сигнала «Вперед АУ» от микропроцессорной системы. Цепи светодиодов индицирующих режимы «Стоп» и «Назад» функционируют также как и для режима «Вперед».
Схема электрическая принципиальная панели индикации приведена в приложении Г.
5.2 Проектирование привода вальцовки
5.2.1 Обоснование компоновки привода
В качестве привода выбираем асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Данный тип двигателей является наиболее распространенным в промышленности. К достоинствам можно отнести: высокая надежность и простота.
Электродвигатель подключается к трехфазной сети переменного тока 380. Так как мы должны управлять двигателем с помощью контроллера, то двигатель будет соединен с магнитными пускателями. Магнитный пускатель представляет собой 2 реле, одно из которых подключает двигатель к питающей сети, а другое подключает в обратной последовательности (обычно 1-2-3 и 3-2-1). Таким образом, можно реверсировать двигатель.
Так как при работе асинхронного электродвигателя есть вероятность короткого замыкания (например, при заклинивании механизма), то в магнитных пускателях обычно находятся тепловые реле. Тепловое реле срабатывает при протекании через него большого тока и размыкает силовые линии.
Согласно заданию, мощность двигателя должна быть 1500 Вт. Берем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором модели 5А80МВ4. Параметры электродвигателя приведены в таблице 8.
Таблица 8 – Параметры двигателя 5А80МВ4
| Номинальная мощность, кВт | 1,5 |
| Номинальная частота вращения, об/мин | 1500 |
| Номинальный ток при 380 В , А | 3,6 |
| КПД, % | 76 |
| Коэффициент мощности | 0,81 |
| Отношение пускового тока к номинальному | 5,5 |
| Отношение пускового момента к номинальному | 1,9 |
| Отношение максимального момента к номинальному | 2,2 |
| Масса, кг | 14,7 |
По заданию, привод должен вращаться в обе стороны, поэтому возьмем реверсивный пускатель с тепловой защитой. Берем пускатель ПМ 12-025641. Параметры пускателя приведены в таблице 9.
Таблица 9 – Параметры пускателя ПМ 12-025641
| Максимальный ток, А | 25 |
| Максимальное напряжение, В | 660 |
| Кнопки управления | нет |
| Число и исполнение контактов вспомогательной сети | 2з – 4р |
| Реверс | да |
5.2.3 Разработка электрической принципиальной схемы привода
Электрическая принципиальная схема представлена в приложении Е.
Электродвигатель управляется с помощью магнитного пускателя. Вращение по часовой стрелке происходит при срабатывании реле K1, против – K2. При срабатывании теплового реле K3 вращение прекращается. В магнитном пускателе реализована электрическая защита от короткого замыкания (при включении одновременно реле K1 и K2), это осуществляется с помощью контактов реле K2.3 и K1.3.
Команды на вращение двигателя могут поступать от ЛУСО (разъем X3) или от панели ручного управления (разъем X2). Сигнал режима поступает от разъема X5, к цепям которого подключено реле K5, срабатывающее при включении автоматического режима. Все сигналы управления («Вперед», «Назад») проходят через контакты реле K5, таким образом осуществляется выбор сигналов. Например, при включении автоматического режима, реле K5 срабатывает, контакты K5.1, K5.2 и K5.5 замыкаются и сигналы от ЛУСО проходят к пускателю, а контакты K5.3 и K5.4 размыкаются и сигналы управления от панели управления не проходят на пускатель.
Сигнал «Стоп» подключен к реле K4, все сигналы управления приводом проходят через нормально замкнутые контакты реле К4. Таким образом, при подачи сигнала «Стоп», магнитный пускатель размыкает цепь 380В – электродвигатель.
Текущее состояние привода можно наблюдать на панели индикации, для этого есть разъем X4, к которому подключены контакты реле K1 и K2.
6 Проектирование платы коммутации режимов «АСУТП» / «Ручной»
Необходимо разработать панель коммутации режимов на базе кнопок и электромагнитных реле, с помощью которых происходит коммутация сигналов от датчиков на ЛУСО.
Для платы коммутации режимов будем использовать два кнопочных выключателя серии ВК14-21, имеющих один замыкающий и один размыкающий контакты.
Будем использовать два реле серии РП-16. Реле промежуточные РП-16 предназначены для применения в электрических схемах промышленной автоматики и релейной защиты. Параметры реле приведены ранее в таблице 6.
6.2 Разработка электрической принципиальной схемы
Главными элементами панели является реле K1 и К2, при срабатывании которых система переходит в автоматический режим работы (контакт K2.1). Включение режимов осуществляется двухпозиционной кнопкой S1. При срабатывании кнопки S1 система переходит в автоматический режим работы «Авт.», а при включении кнопки S2 – ручной «Руч.». При нажатии кнопки S1 происходит срабатывание реле. Параллельно кнопке S1 включен контакт K1.1, таким образом происходит фиксация состояния реле К1 и К2. При нажатии кнопки S2 происходит размыкание цепи +24В – S1/K1.1 – K1 и реле К1 и К2 отключаются.
Кроме разъема питания, панель имеет 3 разъема. К разъему X2 подводятся все сигналы с датчиков: контакты 1-6 - два термосопротивления, контакты 7-8 - датчик крутящего момента и контакты 9-10 датчик угла поворота. А с разъема X4 все сигналы поступают на соответствующие модули. Между разъемами находятся контакты реле К1 и К2, позволяющие в ручном режиме отключить все сигналы, идущие от датчиков на ЛУСО.
С разъема X3 выходят сигналы, определяющие работу привода (от панели управления или от ЛУСО), на блок управления приводом и на панель индикации для индикации текущего режима.
Схема электрическая принципиальная платы коммутации режимов приведена в приложении Ж.
7 Разработка функциональной схемы АСУТП развальцовки
Разработка функциональной схемы АСУТП развальцовки введется в соответствии с функциональными блоками, которые выбираются исходя из особенностей технологического процесса. К ним относятся функциональные блоки: ПТК Decont; персональный компьютер типа IBMPC; блоки питания; модули ввода/вывода; панели и датчики. модули измерения угла поворота, температуры, крутящего момента, система управления приводом вальцовки, блоков управления и индикации. Из этих блоков состоят пять постов, удаленных друг от друга на расстояние 300м. Программируемый логический контроллер «Деконт-182» осуществляет контроль и управление процессом развальцовки. Модули ввода/вывода обмениваются информацией с ним по сети.
Персональный компьютер типа IBMPC является верхним уровнем системы. Он предназначен для сбора информации от контроллера. Еще одно назначение – загрузка технологической программы управления в контроллер.
Блоки питания осуществляют питания всех функциональных модулей системы.
Оператор взаимодействует с оборудованием и панелями: управления, коммутации режимов и индикации. К управляемому оборудованию относится привод вальцовки, который управляется либо от модуля ввода/вывода, либо от панели управления.
К датчикам относится: датчик крутящего момента, датчик температуры и датчик угла поворота. Датчики обеспечивают сбор информации о текущем состоянии и параметрах оборудования. Все датчики подключены к модулям ввода.
Для датчика угла поворота потребуется счетный дискретный модуль ввода (так как выходным сигналом является последовательность импульсов), для датчика крутящего момента – аналоговый модуль ввода, для датчика температуры – модуль измерения сопротивления.