Размещено на http://www.allbest.ru/

Система керування увімкненням резерву (АВР) -- дві лінії з пріоритетною

Вступ

Розробіть схему та програму системи керування пристроєм автоматичного увімкнення резерву (АВР). Призначення системи -- забезпечення безперервним електроживленням електроустановки, для якої перерва в електропостачання може призвести до значних втрат.

Основні складові частини АВР представлені на рисунку

КМ1, КМ2 -- силові контактори, за допомогою включення одного з них подається живлення до споживачів.

KV1, KV2 -- реле напруги, за допомогою яких контролюється наявнясть та якість напруги живлення на лінії, до якої підімкнені ці реле.

ПЛК -- програмований логічний контролер, який, в залежності від якості вхідної напруги на вхідних лініях, керує увімкненням контакторів.

Логіка роботи системи

При увімкненні системи, якщо напруга живлення присутні на обох лініях живлення, вмикається контактор КМ1. Якщо при увімкненні системи напруга живлення є лише на одній лінії -- вмикається лише контактор, що встановлений на цій лінії.

Якщо в процесі роботи пропадає напруга в лінії, до якої в даний момент підключені споживачі, одразу відбувається відключення контактора цієї лінії, і через 2с вмикається контактор іншої лінії.

Якщо напруга живлення є на обох лініях -- споживачі підключаються до першої лінії.

Якщо ж напруги живлення нема ні на одній з ліній, контактори залишаються відімкненими і подається сигнал аварійного стану на сигнальну лампу.

Під час роботи контролюється вмикання та вимикання контакторів за допомогою допоміжних контактів. Якщо після зняття сигналу з котушки не розмикається допоміжний контакт контактора, інший контактор не вмикається, а на сигнальну лампу подається сигнал аварії.

Автоматизація технологічного процесу є досить потрібним у час розвитку високих технологій, які безпосередньо дають нам можливість скоротити час виконання того чи іншого завдання, а також ефективно і неоднарозово виконувати одну й ту ж послідовність дій. Застосування комп'ютерних технологій при автоматизації системи керування тим чи іншим виробничим процесом, дозволяє з найменшими затратами часу та ресурсів розв'язати дану задачу. Якщо ж говорити про Zelio Soft або OWEN Logic, то за допомогою цих програмних пакетів можна створити необхідні програми на мові LD та FBD, які призначені для програмування логічних контролерів. Особливістю цих програм є те що, програми на мові LD представляються у вигляді релейних схеми, на мові FBD - у вигляді електронної схеми. У даній курсовій роботі ми складатимемо систему керування для ПЛК (програмованих логічних контролерів), тому про них докладніше:

Головною перевагою програмованих логічних контролерів - є циклічна робота, в якій контролер виконує по черзі окремі команди в такій послідовності, в якій вони записані в програмі. По суті, це спеціалізований комп'ютер реального часу, що розроблений на основі мікроконтролера. Основною його відмінністю від комп'ютерів загального призначення є значна кількість пристроїв вводу-виводу для сенсорів та виконавчих пристроїв, а також можливість надійної роботи при несприятливих умовах: широкий діапазон температур, висока вологість, сильні електромагнітні завади, вібрації і т.п.

Науково-технічний прогрес не стоїть на місці і з кожним роком просувається вперед, а оскільки виробництво, передача і споживання електроенергії відіграє надзвичайно важливу роль у житті людей та технологічних процесах підприємств, то автоматизація у наш час найбільше торкається питань пов'язаних з енергетикою.

1. Опис технологічного процесу та використаного технологічного обладнання

Автоматичне ввімкнення резерву (АВР) - це спосіб забезпечення резервним електропостачанням навантажень,підключених до системи електропостачання, які мають не менше двох живлячих вводів і спрямовані на підвищення надійності системи електропостачання. Суть даного процесу заклечається в тому, що у випадку втрати основного джерела живлення, навантаження автоматично підключається до резервного джерела.

Забезпечення надійності і безперебійності електропостачання має першорядне значення. І, природно, одним з основних засобів рішення цієї задачі є автоматизація включення резервного електроживлення. Схеми АВР широко застосовуються в енергосистемах і розподільних електромережах усіх напруг.

Практичне застосування системи двох ліній з АВР поширюється на відповідальні електромережі з невеликою підключеною потужністю струмоприймачів, як, наприклад, аварійне освітлення, ланцюги керування і сигналізації й ін. У випадках живлення винятково ламп накалювання при рівності напруг робочої і резервної ліній схема може бути використана спільно для змінного і постійного струмів, наприклад з живленням робочої лінії від джерела змінного, а резервного -- від джерела постійного струму.

Найпростіша схема АВР здійснюється за допомогою реле контролю наявності напруги РКН, контакти якого безпосередньо включені в лінії робочого і резервного живлення. У двопровідних мережах змінного струму 220 В у якості реле РКН може бути застосовано реле типу ЭП-41/33Б. Контакти цього реле розраховані на робочий струм до 20 А, що при 220 В відповідає потужності 4,4 кВт, достатньої для більшості невеликих однофазних установок перемінного струму. При постійному струмі необхідно вибрати відповідне реле іншого типу, маючи при цьому на увазі, що розмикати ланцюг при постійному струмі значно важче, ніж при змінному. Отже, навіть при порівняно невеликих струмах доведеться застосувати не реле, а контактор з дугогасильними камерами.

Схеми АВР у трифазних мережах змінного струму з електросиловою або змішаною електросиловою й освітлювальним навантаженнями вимагають контролю обриву фаз. Це пояснюється тим, що трифазні електродвигуни не можуть працювати під навантаженням на двох фазах: вони зупиняться, і їхньої обмотки можуть згоріти (запобіжники в цьому випадку вчасно не перегорають). Однак у деяких, але досить розповсюджених випадках необхідність контролю відпадає. Це має місце при захисті ліній автоматичними вимикачами, що відключають усі три фази одночасно при будь-якому ушкодженні в електромережі, що захищається, без запобіжників, і виконанні ліній живлення трьохжильними або чотирьохжильними кабелями, у яких обрив однієї фази малоймовірний. Відсутність контролю обриву фаз дозволяє істотно спростити схему АВР.

2. Розробка керуючої програми для програмованого логічного контролера, яка забезпечує вимоги технологічного процесу, для ПЛК Zelio Logic

Інтелектуальні реле Zelio Logic призначені для реалізації систем управління.

Використовуються у промисловості та невиробничій сфері.

В промисловості:

- автоматизація невеликих машин, які слугують для виробництва,складання або пакування;

- децентралізовані автоматичні пристрої в допоміжних системах великих та середніх машин, які використовуються в текстильнійпрословості, виробництві пластмасс, переробці матеріалів;

- автоматизація сільськогосподарських машин.

В невиробничій сфері:

- автоматизація, яка використовується в бар'єрах, рол ставнях, ситемах контролю доступу;

- автоматизація систем освітлення;

- автоматизація компресорів и кондиціонерів.

Завдяки своїй компактності і зручності у використанні представляють собою конкурентноспроможну альтернативу рішення на основі жорсткої логіки або спеціальних плат.

Простота їх програмування , гарантується універсальністю мов LADDER (сходинкових діаграм) і FBD (функціональних блоків), задовільняє спеціаліста з автоматики і в той же час відповідає очікуванням інженера-електрика. електропостачання програмований контролер реле

В інтелектуальних реле Zelio Logic є вбудована пам'ять резервного копіювання, яка дозволяє відтворювати програму на іншому реле (дистанційна передача оновлень).

Ця пам'ять забезпечує також збереження програми при заміні виробу.

Деякі реле Zelio Logic оснащені дисплеєм, які допомагають користувачеві безпосередньо і наглядно керувати тим чі іншим технологічним процесом, так би мовити це є своєрідний інтерфейс програми, складеної для відповідного контролера.

Програмування інтелектуальних реле Zelio можна виконувати автономно за допомогою клавіатури логічного модуля (мова сходинкових діаграм) або на ПК з допомогою програмного забезпечення Zelio Soft (мови LADDER, FBD) шляхом підключення через стандартний послідовний порт. Модуль має екран з можливістю прокрутки по вертикалі для відображення сходинкових діаграм.

Для тестування тої чи іншої програми розробниками передбачено можливість налагодження програми для Zelio без підключення останнього до реального об'єкту. Для цього створені два режими тестування інтегровані в середовище даного програмного забезпечення: симуляції поточного контролю.

Режим симуляції дозволяє активувати дискретні входи, відображати стан виходів, змінювати напругу аналогових входів та симулювати прикладну програму в реальному часі або в прискореному режимі. Цей момент є дуже важливим для розробника, оскільки на цьому етапі роботи він може знайти прогалини в роботі та відкорегувати помилки за лічені хвилини без використання досить дорогого модуля.

Режим поточного контролю дозволяє відображати програму в оперативному режимі, впливати на входи та виходи, допоміжні реле і поточні значення функціональних блоків, встановлювати час та переходити з режиму зупинки в режим роботи і навпаки.

У цих двох режимах вікно диспетчерського управління забезпечує відображення станів входів/виходів інтелектуального реле в середовищі прикладної програми у вигляді схеми або картинки. Залежно від мови програмування.

У Zelio Soft є можливість запрограмувати до 120 рядків схем управління, при 5 контактах і 1 котушці на рядок програмування.

Також у Zelio Soft передбачено такі елементи:

- програмний блок функціонального таймера;

- програмний блок функціонального;

- системний годинник;

- аналоговий компаратор;

2.1 Розробка програми на мові сходинкових діаграм LD

При розробці програми на мові сходинкових діаграм LD використано такі елементи:

,,

- нормально розімкнуті та замкнені контакти. В схемі І1 та І2 використовуються як контакти реле напруги, а І3 та І4 виконують роль допоміжних контактів котушок Q1 та Q2 відповідно;

,

- власне котушки, які замикають свої контакти при подачі на них напруги. Також котушка може виконувати роль звичайного контакту, і він також може бути нормально замкненим, чи розімкненим:

, ;

, - звичайна сигнальна лампа, вмикається при подачі напруги на неї;

- таймер, який налаштований на затримку вихідного сигналу. В схемі необхідний для затримки увімкнення тієї чи іншої лінії живлення. Таймер має свій контакт, який замикається відповідно до його налаштувань:

Діаграма використаного у даній роботі таймера має наступний вигляд:

Принцип роботи схеми:

1. Контакт І1 замикається, якщо з?явилася напруга на першій лінії, із затримкою у 2 секунди замикається контакт першої котушки (Q1), якщо одночасно на другій лінії буде присутня напруга, І2 замкнений, живлення продовжуватиме надходити з першої ліній;

2. Якщо напруга на першій лінії зникає І1 - розімкнений Q1 - розімкнений, а на другі лінії напруга присутня І2 - замкнений, тоді із затримкою в 2 секунди вмикається контакт котушки Q2;

3. Коли замикається контакт котушки Q1 разом із ним замикається додатковий контакт І3, якщо напруга на котушці зникає а допоміжний контакт не розімкнувся вмикається сигнальна лампа Q3, якщо раптом в цей же час з?явилась напруга на другій лінії, то живлення на неї не перемикається, а система продовжує сигналізувати про аварійний стан;

4. Аналогічно котушці Q1 та контакту І1, працюють котушка Q2 і її допоміжний контакт І4, принцип роботи яких описано у п.3;

5. Якщо контакт котушки Q2 та допоміжний контакт І4 замкнені, то якщо з?являється напруга на першій лінії система сигналізуватиме про аварійний стан, але якщо навпаки контакти котушки Q1 і дпоміжний контакт І3 замкнені і з?являється напруга на другій лінії, живлення продовжуватиме подаватись із першої, оскільки вона є пріоритетною;

6. При відсутності живлення на обох лініях «горить» сигнальна лампа аварійного стану.

Схема роботи приведена в Додатку А.

2.2 Розробка програми на мові функціональних блоків FBD

При розробці програми на мові функціональних блоків FBD використано такі елементи:

1) - таймер затримки вихідного сигналу, логіка роботи якого аналогічна роботі в LD.

2) - логічний елемент І, на виході якого буде з'являтися сигнал, якщо на усіх його входах одночасно буде присутній одиничний рівень вхідного сигналу. Якщо хоча б на одному з входів сигнал буде нульового рівня -- на виході елементу AND буде нульовий рівень сигналу.

3) - логічний елемент НІ. Він ніби віддзеркалює вхідний сигнал. Тобто якщо на його вході присутня логічна одиниця, на виході буде нульовий рівень сигналу, і навпаки.

4) - логічний елемент АБО, на виході якого буде з'являтися сигнал, якщо хоча б на одному його вході буде присутній одиничний рівень вхідного сигналу. Якщо на всіх входах одночасно буде відсутній сигнал - на виходу елемента OR буде логічний нуль.

Також в логіці роботи схеми задіяні вхідні контакти, такі як:

- контакт що відповідає реле напруги першої лінії,

- контакт, що відповідає реле напруги другої лінії,

-допоміжні контакти контактів котушок котушок,

- вихідні контакти (котушки та лампа).

Послідовність дій даної схеми така:

1. Контакт І1 замикається, якщо з?явилася напруга на першій лінії, із затримкою у 2 секунди замикається контакт першої котушки (Q1), якщо одночасно на другій лінії буде присутня напруга, І2 замкнений, живлення продовжуватиме надходити з першої ліній;

2. Якщо напруга на першій лінії зникає І1 - розімкнений Q1 - розімкнений, а на другі лінії напруга присутня І2 - замкнений, тоді із затримкою в 2 секунди вмикається контакт котушки Q2;

3. Коли замикається контакт котушки Q1 разом із ним замикається додатковий контакт І3, якщо напруга на котушці зникає а допоміжний контакт не розімкнувся вмикається сигнальна лампа Q3, якщо раптом в цей же час з?явилась напруга на другій лінії, то живлення на неї не перемикається, а система продовжує сигналізувати про аварійний стан;

4. Аналогічно котушці Q1 та контакту І1, працюють котушка Q2 і її допоміжний контакт І4, принцип роботи яких описано у п.3;

5. Якщо контакт котушки Q2 та допоміжний контакт І4 замкнені, то якщо з?являється напруга на першій лінії система сигналізуватиме про аварійний стан, але якщо навпаки контакти котушки Q1 і дпоміжний контакт І3 замкнені і з?являється напруга на другій лінії, живлення продовжуватиме подаватись із першої, оскільки вона є пріоритетною;

6. При відсутності живлення на обох лініях «горить» сигнальна лампа аварійного стану.

Створена програма на мові FBD приведена в Додатку Б.

3. Розробка керуючої програми для програмованого логічного контролера, яка забезпечує вимоги технологічного процесу для ПЛК ОВЕН ПР-110 на мові функціональних блоків FBD

Розробка схеми керування для ПЛК ОВЕН ПР-110 мало чим відрізняєтся від спроектованої програми на мові FBD для Zelio Logic. Тому використовувались ті ж самі логічні елементи. В середовищі ОВЕН також присутні режими симуляції та попереднього контролю аналогічні Zelio. Але існує декілька відмінностей у функціонуванні цих елементів, тому були внесені певні зміни, а саме:

Елемент AND в програмному середовищі ОВЕН має лише два контакти. У схемі, в Zelio були задіяні всі чотири, тому потрібно послідовно ввімкненути три логічні елементи AND (що на мою думку є певним недоліком цього ПЗ):

Ще одною відмінністю є те що в ОВЕН таймери на увімкнення та вимкнення - це два різних елементи:

-таймер на увімкнення.

- таймер на вимкнення.

Усі інші логічні елементи, які використані у Zelio аналогічно відображаються в ОВЕН:

- логічний елемент НІ. Він ніби віддзеркалює вхідний сигнал. Тобто якщо на його вході присутня логічна одиниця, на виході буде нульовий рівень

- - логічний елемент І, на виході якого буде з'являтися сигнал, якщо на усіх його входах одночасно буде присутній одиничний рівень вхідного сигналу. Якщо хоча б на одному з входів сигнал буде нульового рівня -- на виході елементу AND буде нульовий рівень сигналу

- логічний елемент АБО, на виході якого буде з'являтися сигнал, якщо хоча б на одному його вході буде присутній одиничний рівень вхідного сигналу. Якщо на всіх входах одночасно буде відсутній сигнал - на виходу елемента OR буде логічний нуль.

Принцип роботи схеми:

1. Контакт І1 замикається, якщо з?явилася напруга на першій лінії, із затримкою у 2 секунди замикається контакт першої котушки (Q1), якщо одночасно на другій лінії буде присутня напруга, І2 замкнений, живлення продовжуватиме надходити з першої ліній;

2. Якщо напруга на першій лінії зникає І1 - розімкнений Q1 - розімкнений, а на другі лінії напруга присутня І2 - замкнений, тоді із затримкою в 2 секунди вмикається контакт котушки Q2;

3. Коли замикається контакт котушки Q1 разом із ним замикається додатковий контакт І3, якщо напруга на котушці зникає а допоміжний контакт не розімкнувся вмикається сигнальна лампа Q3, якщо раптом в цей же час з?явилась напруга на другій лінії, то живлення на неї не перемикається, а система продовжує сигналізувати про аварійний стан;

4. Аналогічно котушці Q1 та контакту І1, працюють котушка Q2 і її допоміжний контакт І4, принцип роботи яких описано у п.3;

5. Якщо контакт котушки Q2 та допоміжний контакт І4 замкнені, то якщо з?являється напруга на першій лінії система сигналізуватиме про аварійний стан, але якщо навпаки контакти котушки Q1 і дпоміжний контакт І3 замкнені і з?являється напруга на другій лінії, живлення продовжуватиме подаватись із першої, оскільки вона є пріоритетною;

6. При відсутності живлення на обох лініях «горить» сигнальна лампа аварійного стану.

Реалізація завдання для ПЛК ОВЕН ПР-110 на мові функціональних блоків FBD, приведена в Додатку В.

4. Розробка принципової електричної схеми системи управління

Основним документом в електротехнічних проектах є принципові електричні одно- та багатолінійні схеми. Відповідно, в найпростіших випадках, програми класу САПР для електротехнічного проектування повинні дозволяти ефективно створювати такі схеми.

Однією з найпростіших програм, що дозволяють створювати схеми є програмний пакет Splan.

При розробці елементів використовувались:

1) Нормативні документи, в яких вказувались розміри таких електричних елементів як: вимикачі, автоматичні вимикачі, двигуни, кнопки, контакти реле та їх відповідне маркування.

2) Довідники, зокрема і компанії Schneider Electric, у яких вказувалось позначення ПЛК на принципових схемах.

На першому листі Додатку Д зображена силова частина схеми: мережа, від якої заживлена схема, автоматичні вимикачі та реле напруги.

На другому листі Додатку Д зображена керуюча частина схеми: допоміжні контакти котушок, контакти реле напруги та програмований логічний контролер.

У даній роботі було розроблено креслення електричної складової проекту.

Використовувались такі елементи:

Рис. 1. - Трифазна мережа, від якої проводиться живлення з відповідно пронумерованими фазами.



Рис. 2. - Трифазний автоматичний вимикач, за допомогою якого проводиться вимкнення мережі при аварійних ситуаціях.

Рис. 3 - Трифазний вимикач, за допомогою якого проводиться ввімкнення/вимкнення окремого двигуна.

Рис. 4 - Реле напруги.

Рис. 5 - Трансформатор напруги, необхідний для заживлення ПЛК.



Рис. 6 - Програмований логічний контролер

Рис. 7 - Джерело безперебійного живлення

Висновки

Під час виконання курсової роботи я ознайомився з трьома мовами, та відповідними середовищами, програмування логічних контролерів. Здобув базові знання, необхідні для програмування будь-якого виду ПЛК. Адже розглянуті в цій курсовій роботі мови, а саме: LD та FBD для Zelio та мова LD для OWEN, використовують різноманітні методи та принципи роботи.

Я навчився запрограмовувати ПЛК для різноманітних технологічних процесів, одним з яких являється процес, з мого завдання.

Також я ознайомився з відмінностями кожного з програмованих середовищ, та описав їх у відповідних пунктах курсової роботи.

З моєї точки зору, як для інженера-електрика найбільш зрозумілою буде мова сходинкових діаграм LD для Zelio Logic, адже всі елементи там представлені у вигляді вимикачів, імпульсних котушок та інших елементів, які зустрічаються в звичайних електричних схемах. А ті елементи, які фізично рідше зустрічаються - детально описані. Наприклад таймери - при виклику меню цього елемента, вказується у вигляді часових діаграм, принцип його роботи.

Однак, якщо фахівець знайомий з певними мовами програмування та має базові навички з англійської мови - йому не буде надто важко освоїти мову FBD. Особливо, зважаючи на те, що в програмі OWEN закладене лінгвістичне забезпечення, яке дає повний опис усіх елементів російською мовою, а також існує файл з повним описом усіх елементів та принципами їх роботи.

Література

1. Методичні вказівки до курсової роботи з дисципліни: «Обчислювальна техніка в технологічних процеcах».

2. Минаев И. Г. Программируемые логические контроллеры в автоматизированных системах управления / И. Г. Минаев, В. М. Шарапов, В. В. Самойленко. - 2-е изд., перераб. и доп. - Ставрополь: АГРУС, 2010. - 128 с.

3. Петров И. В. Программируемые контроллеры. Стандартные языки и приемы прикладного проектирования / И. В. Петров // под ред. проф. В. П. Дьяконова. - М.: СОЛОН-Пресс, 2004. - 256 с.

4. Telemechanique. ZelioLogic User Guide, 2004. - 150 с.

Размещено на Allbest.ru