Размещено на http://www.allbest.ru/

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Технологическая часть

2. Условия работы установки: датчики, режимы работы, требование к защите и сигнализации, виды управления установкой

3. Анализ исходной РКС и разделение ее на функциональные узлы

4. Синтез структурной функции

5. Синтез промежуточной схемы

6. Основания выбора элементной базы

7. Разработка принципиальной схемы на безконтактных логических элементах

8. Таблица перечня элементов

9. Разработка программы для ПК на языке РКС

Заключение

ВВЕДЕНИЕ

В современных электроприводах уделяется большое внимание надежности и бесперебойной работе электрооборудования. Использование микропроцессоров в составе промышленного оборудования обеспечивает снижение на порядок их стоимости по сравнению с системами на элементах малой и средней степени интеграции, реализующих аналогичные функции. Одновременно достигается резкое уменьшение массы и габаритных размеров, а также энергопотребления систем. Переход на новую элементную базу повышает технологичность и воспроизводимость систем промышленной автоматики, резко расширяет экономически доступную сферу их применения. Развитие элементной базы микропроцессоров при этом идет по нескольким взаимодополняющим направлениям, что обеспечивает гибкость адаптации архитектуры систем управления к требованиям конкретных применений и специфике условий их эксплуатации. Вместе с тем в последние годы явно прослеживается тенденция стандартизации систем команд и интерфейсов микроЭВМ и микроконтроллеров, что обеспечивает преемственность разработок, взаимозаменяемость компьютеров и совместимость их программного обеспечения. Использование микроэлектронных средств не только приводит к повышению технико-экономических показателей оборудования (стоимости, надёжности, потребляемой мощности, габаритных размеров) и позволяет многократно сократить сроки разработки, но и придаёт принципиально новые качества: расширенные функциональные возможности, модифицируемость, адаптивность и т.д. Развитие микроэлектроники и широкое применение её изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса.

1. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Магнитные контроллеры серии ТСА3 предназначены для управления крановыми асинхронными двигателями серий МТ, МТН с фазным ротором и применяются в электроприводах кранов общего назначения лёгкого и среднего режимов работы, в электроприводах механизмов подъёма, а также механизмов грейфера. Главная цепь контроллеров выполняется на напряжение 220 или 380 В переменного тока. Цепь управления на переменном токе напряжением, равным напряжению главной цепи. Магнитные контроллеры выполняются на номинальные токи контакторов: 160, 250 А. В качестве контакторов в магнитных контроллерах применяются -- контакторы серии КТ 6000.

На рисунке 1 показана электрическая принципиальная схема магнитного контроллера ТСА3. Она обеспечивает автоматический разгон (в функции времени), реверсирование, торможение и ступенчатое регулирование скорости, которое осуществляется путем изменения сопротивления резисторов в фазах ротора. Управление осуществляется с помощью командоконтроллеров, имеющих по четыре фиксированных рабочих положения подъёма и спуска.



Рисунок 1 - Электрическая принципиальная схема магнитного контроллера ТСА3

Механические характеристики для указанного исполнения магнитного контроллера приведены на рисунке 2. В характеристиках за 100% приняты: момент статической нагрузки и синхронная скорость двигателя.



Рисунок 2 - Механические характеристики электропривода механизма подъема с магнитными контроллерами КС и ТСА

2. УСЛОВИЯ РАБОТЫ УСТАНОВКИ: ДАТЧИКИ, РЕЖИМЫ РАБОТЫ, ТРЕБОВАНИЯ К ЗАЩИТЕ И СИГНАЛИЗАЦИИ, ВИДЫ УПРАВЛЕНИЯ УСТАНОВКОЙ

Первое положение командоконтроллера, на котором реализуется минимальный пусковой момент, служит для выбора слабины троса и подъёма малых грузов на пониженной скорости (характеристика 1П, рисунок 2). Подъём с малой скоростью тяжёлых грузов производится на втором положении (характеристика 2П). На третьем положении осуществляется первая ступень разгона электродвигателя (характеристика 3П), причём пусковой ток на этом положении меньше тока уставки максимальных реле. Последние две ступени пуска осуществляются автоматически под контролем реле времени РУ1, РБ. На положениях спуска обеспечивается регулирование скорости двигателя в режимах: противовключения на первом и втором положениях (характеристики 1С и 2С) и однофазного торможения на третьем положении (характеристика 3С). На четвёртом положении, на котором все ступени резисторов выведены, производится спуск грузов с наибольшей скоростью (характеристика 4С). Первое и второе положения используются в основном для получения малых скоростей спуска грузов, близких к номинальному.

Ступени резисторов в цепи ротора выводятся с помощью контакторов ускорения КУ1 - КУ4 и контактора противовключения КП.

Режим однофазного торможения (характеристика 3С) предназначен для получения малых скоростей при спуске лёгких грузов. Используя положения противовключения и однофазного торможения, можно регулировать скорость спуска различных грузов (путём переключения рукоятки командоконтроллера между третьим, вторым и первым положениями) в пределах диапазона 4:1 - 3: 1. Спуск с малой скоростью грузов, не преодолевающих трение в механизме, осуществляется путём переключения между третьим и четвёртым положениями. Во избежание подъёма груза на положениях торможения противовключением двигатель при прямом ходе командоконтроллера включается только на третьем положении однофазного торможения, когда подъём груза исключён.

Схема однофазного торможения собирается пои включении контакторов КО, КН в цепи статора и контактора ускорения КУ1 в цепи ротора. Для исключения одновременного включения контакторы однофазного торможения КО и противовключения КП, направления КВ2 и КН2, а также контакторы направления КН и КВ соответственно попарно механически сблокированы. В контроллерах с цепью управления на переменном токе эти контакторы сблокированы ещё и электрически. При установке заведомо тяжёлых грузов с тем, чтобы не получилось недопустимо большой скорости на третьем положении, можно сразу обеспечить включение первого или второго положения спуска, нажав педаль спуска тяжёлых грузов НП. Во всех схемах магнитных контроллеров предусмотрено (с помощью контактора КТ) включение электромагнитного тормоза ТМ для обеспечения механического торможения до полной остановки.

В контроллерах серии ТСА3 предусматривается нулевая, максимальная и конечная защиты. Максимальная защита, выполняемая реле РМ, настаивается на срабатывание при токе 270% от номинального. Узел нулевой защиты выполнен на реле РН. Конечная защита осуществляется выключателями ВКВ и ВКН, выполнена таким образом, что срабатывание конечного выключателя родного направления не препятствует движению механизма в противоположном направлении.

Контакты аппаратов с выводами 101 - 103 предназначены для цепей сигнализации.

3. АНАЛИЗ ИСХОДНОЙ РКС И РАЗДЕЛЕНИЕ ЕЁ НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ

Группировка и обозначение сигналов.

Входные сигналы:

а1, а2, а3, а4, а5, а6, а7,a8, а10, а11, а12 - сигналы командоконтроллеров КК1, КК2, КК3, КК4, КК5,КК6, КК7, КК10, КК11, КК12;

в - сигнал педали спуска тяжёлых грузов;

с1, с2 -сигналы от путевых выключателей ВКВ, ВКН.

d - сигнал реле максимального тока РМ.

Промежуточные сигналы:

Р1 - сигнал реле выдержки времени РУ1.

Р2 - сигнал реле нулевой защиты РН.

Р3 - сигнал реле выдержки времени РБ.

Выходные сигналы:

X - сигнал контактора противовключения КП;

Y - сигнал контактора вперёд КВ;

W - сигнал линейного контактора КЛ;

H - сигнал контактора назад КН;

О - сигнал контактора однофазного торможения КО;

Т - сигнал контактора электромагнитного тормоза КТ;

R - сигнал контактора ускорения КУ1;

S - сигнал контактора ускорения КУ2;

M - сигнал контактора ускорения КУ3;

Z - сигнал контактора ускорения КУ4;

4. СИНТЕЗ СТРУКТУРНЫХ ФОРМУЛ

Для записи структурных формул используем исходную релейно-контактную схему изображенную на рисунке 1.

Сигналы, появляющиеся с выдержкой времени согласно релейно-контакторной схеме, записываются в алгебраические выражения с индексом t. Для упрощения структурных формул обозначим сигнал буквой j.

Структурные формулы для выходных сигналов:

Структурные формулы для промежуточных сигналов:

.



5. СИНТЕЗ ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СХЕМЫ

Полученные структурные формулы необходимо привести к базису И - НЕ и ИЛИ - НЕ.

Узел движения вперёд и назад:



Узел ускорения:



Узел линейного контакта:

Узел противовключения:



Узел тормоза:

Узел реле выдержки времени РУ1:

Узел реле нулевой защиты РН:

Узел реле выдержки времени РБ:

6. ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА ЭЛЕМЕНТНОЙ БАЗЫ

Для построения принципиальной схемы, необходимо выбрать элементную базу. Выберем в качестве логических элементов помехозащищенные микросхемы серии К561 с напряжением питания +15В.

Uвых0 2,9В Iвых0 0,9мА

Uвых1 7,2В Iвых1 1,3мА

Данная серия имеет следующие достоинства по сравнению с микросхемами ТТЛ:

работоспособность в широком диапазоне питающих напряжений (3…15В);

высокую помехозащищенность, достигающую 30…45 % от значения питающего напряжения;

высокую нагрузочную способность;

высокое входное сопротивление.

Рис. 3 Цифровые микросхемы

а) микросхема КР1561ЛА9 : три (3И-НЕ); б) микросхема 561ЛА7 : четыре (2И-НЕ); в) микросхема К561ЛА8 : два (4И-НЕ); г) микросхема Н564ЛЕ5 : четыре (2ИЛИ-НЕ); д) микросхема КР1561ЛЕ10 : три (3ИЛИ-НЕ).

7. РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ НА БЕСКОНТАКТНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТАХ

По условиям работы для осуществления технологического процесса нам подойдет двигатель мощностью В качестве объекта управления выбираем двигатель MTH412-6 с максимальной для данного типа контроллера мощностью, с током статора I1=73А

Задержку времени реализуем на широко применяемом интегральном таймере типа КР1006ВИ1 (зарубежные аналоги SE555, NE555). Основная схема включения таймера показана ниже и соответствует режиму одновибратора.

Запуск одновибратора осуществляется перепадом 1/0, воздействующим на вход дифференцирующей цепи С1, R1, VD1, или дискретным сигналом “нуль”, непосредственно подаваемым на вход .

Для снижения влияния помех на длительность формируемых импульсов к выводу 5 подключаем конденсатор емкостью 0,01 мкФ. Для входного конденсатора С₁ принимаем емкость 0,27 мкФ.

Длительность положительного импульса, снимаемого с выхода таймера Q (вывод 3), равна

ф=R₁?C₂?ln3=1,1?R₁?C₂.

Принимаем выдержку времени реле времени РУ1 и РБ равной ф=1,5с. Принимаем конденсатор С₂=2,2мкФ, тогда

Ом.

Из ряда номинальных значений сопротивлений выбираем резистор R₁=620 кОм.

Принимаем резисторы:

R₁=R₇ =R₂=R₄=R₆: МЛТ-0,125-620 кОм5%

Принимаем конденсаторы

С₁ =С₄=С₇=С₁₀: K56-20-100B-0,27мкФ10%

С₂= С₁₁ =С₅=С₈ : К73-9-100В-2,2мкФ10%

С₃=С₆=С₉=С₁₂:К73-9-100В-0,01мкФ10%

Принимаем диоды VD₁, VD₂, VD₃, VD₄: КД521Д.

В качестве путевых выключателей выберем путевые выключатели типа ВКП 1221.

В качестве оптотронной развязки выбираем оптотронные тиристоры

ТО 142-80 с охладителем О-047 с током тиристора Itav=80А и с током светодиода Ivd=0.3мА. Так как напряжение отпирания светодиода Uотп=3В (Ivd=0,3мА), а выходное напряжение микросхем Uвых1 7,2В (Iвых1 1,3мА), то для предотвращения выхода из строя светодиода параллельно ему подключим резистор Rп. Рассчитаем его сопротивление:

Ом

В цепь тиристора включается катушка контактора.

В схеме использованы контакторы КТ 6000, предназначенные для коммутирования цепей переменного тока напряжением до 380В Данный выбор обусловлен тем, что номинальный ток двигателя должен быть меньше номинального тока контактов. Номинальный ток контакторов 80 А. Кроме того эти контакторы рекомендуется использовать в силовых цепях АД и в цепях ротора для коммутации ступеней сопротивлений. Ток коммутации Iк=800А Число включений 600.Число главных контактов 2.Число вспомогательных контактов 4 Номинальный ток катушки

В схеме применяется электромагнитный тормоз ТМ. Для него выберем реле КМТ-3А со следующими данными: тяговое усилие 350 Нм; максимальный ход якоря 50 мм; катушечная мощность в момент включения 22500 ВА, при втянутом якоре 700 ВА.

Выбираем реле ЭП-41В с параметрами:

-число контактов 3 - 6;

-длительный ток I_длит=16А

Полная принципиальная схема приведена на рис.

8. ТАБЛИЦА ПЕРЕЧНЯ ЭЛЕМЕНТОВ РАЗРАБОТАННОЙ СХЕМЫ

Поз. обознач.	Наименование	Кол	Примечание
	Диоды
VD1-VD4	КД521Д	4
	Конденсаторы
С1,C4,C7,C10	K56-20-100B-0,27мкФ10%	4
C3,C6,C9,C12	К73-9-100В-0,01мкФ10%	4
C2,C11	К73-9-100В-2,2мкФ10%	2
C5,C8	К56-20-100В-2,7мкФ10%	2
	Контакторы
К0	КТПВ600
	Микросхемы
DD1,DD4-DD9	561ЛА7
DD2	КР1561ЛА9
DD3	К561ЛА8
DD10-DD14	Н564ЛЕ5
DD15	КР1561ЛЕ10
DD16-DD19	КР1006ВИ1
	Резисторы
R1,R7	МЛТ-0,125-620 кОм5%	2
R3,R5	МЛТ-0,5-430 кОм5%	2
R2,R4,R6, R8	МЛТ-0,125-100 кОм5%	4
	Реле
1Р3ВТ,1Р3ОС	ЭП-41В	2
	КМТ-3А	1
	Тиристоры оптронные
VS1-VS3	Т0125-10

9. РАЗРАБОТКА ПРОГРАММЫ ДЛЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРА НА ЯЗЫКЕ РКС

Реализуем заданную релейно-контактную схему на программируемом микроконтроллере КА1.

Программируемый контроллер КА1 предназначен для управления различным технологическим оборудованием: автоматическими линиями, робототизированными комплексами, автоматами и др.

Технические характеристики контроллера:

- Максимальное число входов-выходов 1024

- Максимальное число промежуточных реле 1024

- Максимальный объем памяти программы, слов 15360

- Максимальное число счетчиков/таймеров 64/64

- Максимальный интервал времени, отрабатываемый одним

таймером с дискретностью 0.1 с 999.9

- Максимальное число импульсов, отсчитываемых одним

счетчиком 9999

Арифметические операции:

сложение,

вычитание

умножение

деление

сравнение

Язык программирования

Символы релейных схем,

Арифметические операции

Конструктивно программируемый контроллер КА1 выполнен в виде блоков, встраиваемых в унифицированные шкафы, а пульт программирования и диагностики - в виде переносного пульта.

В шкаф может быть установлено четыре блока ввода-вывода и общий источник питания для них. В один из шкафов установлен также блок управления.

В каждом блоке ввода-вывода расположен стабилизатор напряжения, восемь модулей ввода-вывода и модуль адаптера. К одному блоку управления можно подключить до 16 блоков ввода-вывода.

В блоке управления расположены модуль процессора, модуль оперативного запоминающего устройства, модуль пульта управления. Модуль адаптера, блок питания. При необходимости устанавливается второй модуль ОЗУ.

Пульт программирования и диагностики выполнен в виде переносного настольного устройства. В своем составе имеет сенсорную клавиатуру, генератор изображения, блок индикации с ЭЛТ и блок питания.

Контроллер обеспечивает следующие режимы работы:

автоматический, при котором производится обработка управляющей программы, записанной в ОЗУ контроллера, а также, при необходимости, индикация рабочей программы при помощи пульта программирования и диагностики;

программирование, при котором обеспечивается ввод программы с помощью пульта программирования и диагностики в ОЗУ контроллера, а также контроль, редактирование программы.

Для программирования контроллера выберем модули ввода-вывода.

Программу составим на основе функциональной релейно-контактной схемы. Для реализации замыкающих контактов с задержкой на размыкание используем цепочку: реле временной задержки - замыкающий контакт - реле- размыкающий контакт; размыкающий контакт с задержкой на замыкание реализуется цепью реле - замыкающий контакт - реле времени- размыкающий контакт.

Составим таблицу адресов переменных (табл.1.).

Таблица 1

Входные сигналы	Адреса
a1	0010
a	0011
a3	0012
a4	0013
a5	0014
a6	0015
a7	0016
a8	0017
a9	0110
a10	0111
a11	0112
a12	0113
b	0114
c1	0115
c2	0116
d	0117
x	0210
y	0211
w	0212
h	0213
o	0214
t	0215
r	0216
s	0217
m	0310
z	0311
p1	0312
p2	0313
p3	0314
Выходные сигналы	Адреса
Р1	0020
Р2	0021
Р3	0022
X	0023
Y	0024
W	0025
H	0026
O	0027
T	0120
R	0121
S	0122
M	0123
Z	0124

Программа представлена на рис .

Рис. . Программа на языке РКС

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

асинхронный двигатель ротор релейный

В данной курсовой работе мы преобразовали исходную релейно-контактную схему управления асинхронным двигателем с фазным ротором в схему на бесконтактных логических элементах. Разработанная схема имеет ряд преимуществ перед исходной. Это повышенная надежность, меньшие масса и габариты. При этом уменьшить стоимость схемы практически не удалось, так как основную стоимость как исходной так и разработанной схемы составляют силовые контакторы.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Крановое электрооборудование: Справочник/ А.А. Рабинович и др. Москва, Энергия.1979

2. Цифровые интегральные микросхемы: Справочник/ М.И. Богданович и др. - Мн., Полымя. 1996

3. В.С. Гутников. Интегральная электроника в измерительных устройствах. Ленинград, ЭНЕРГОАТОМИЗДАТ, 1988

Размещено на Allbest.ru