Вид работы Курсовая работа Название дисциплины Теория автоматического управления Тема Разработка и исследование двухконтурной структуры подчиненного регулирования скорости электропривода постоянного тока
 Скачать 486.5 Kb.
|
Основные данные о работе
СодержаниеОсновные данные о работе………………………………………………………...1 Содержание…………………………………………………………………………2 Введение…………………………………………………………………………….3 Основная часть……………………………………………………………….……..5 1 Теоретические аспекты двухконтурной структуры подчиненного регулирования скорости электропривода постоянного тока……………………...……5 2 Разработка и исследование двухконтурной структуры подчиненного регулирования скорости электропривода постоянного тока………………………….12 Заключение………………………………………………………………………...20 Глоссарий…………………………………………………………………….........22 Список использованных источников……………………………………………24 Приложение ……………………………………………………………………….26 Введение1) Актуальность данной темы заключается в том, что сегодня дисциплина «теория автоматического управления» преследуют цель ознакомиться с приложением общей теории автоматического управления и к построению класса объектов, представляющих собой автоматические системы управления регулируемых электроприводов постоянного тока 2) Цель данной курсовой работы: разработка и исследование двухконтурной структуры подчиненного регулирования скорости электропривода постоянного- тока; Задачами данной курсовой работы являются: 1. раскрыть теоретические аспекты двухконтурной структуры подчиненного регулирования, скорости электропривода постоянного тока; 2. разработка и исследование двухконтурной структуры подчиненного регулирования скорости, электропривода постоянного тока; 3. Сделать выводы. 3) Объектом данного исследования является разработка и исследование двухконтурной структуры подчиненного регулирования скорости электропривода – постоянного тока; 4) Предметом данного исследования является теория автоматического управления. Методы исследования: анализ зарубежных и отечественных литературных источников и синтез полученной информации, исходя из цели и задач исследования; проведение констатирующего экспериментального исследования, а также другие методы исследования. Теоретическую основу данной курсовой работы составили такие авторы как: (А.В. Вихляев, Н.В. Герасимов, К.И. Микульский, Г.И. Тамошина, Н.В. Ветрова, А.И. Егоров, М.П. Захарова, М.С. Ланцев, Е.Г. Тучкова, Е.Е. Мачульская, Г.Г. Сулейманова и др.). Данная курсовая работа состоит из нескольких основных частей – это введение, две главы основной части, заключение, список использованных источников и приложения. Основная часть1. Теоретические аспекты двухконтурной структуры подчиненного регулирования скорости электропривода постоянного тока1.1 Теоретические аспекты двухконтурной структуры подчиненного регулирования скорости электропривода - постоянного тока Современные системы управления электроприводов постоянного тока могут включать несколько связанных между собой контуров регулирования и реализуются с помощью специализированного микро контроллера. Такое построение системы управления приводит к необходимости настройки параметров этих контуров, так как отклонение их от оптимальных настроек, может привести к неудовлетворительной работе электропривода в технологическом процессе. Наличие производительного микроконтроллера в составе преобразователя дает возможность обеспечить настройку контуров регулирования на заданные показатели качества, а также произвести программирование и реализацию основных функций управления электроприводом, обеспечивающих плавный пуск и торможение двигателя с заданным темпом, изменение направления вращения, стабилизацию скорости, регулирование и ограничение тока (момента) двигателя и другие функции.1 Преобразователи серии DCM являются логическим продолжение серии преобразователей фирмы. Основной идеей обновления линейки преобразователей является унификация всех преобразователей фирмы. Общими для этой серии являются следующие принципы: 1) применение модульной конструкции преобразователей, которая наиболее гибко реализована в преобразователях переменного тока Модульная конструкция преобразователей позволяет более гибко подходить к проектированию систем электропривода, поскольку дает возможность отдельно выбирать элементы силовой части и модули управления с различными датчиками. Но это все в полной мере относится только к электроприводам переменного тока данной серии. В постоянном токе плата управления (CUD) является встроенной, и возможности расширения заключаются в наличии дополнительных слотов на плате, которые позволяют подключить дополнительный модуль управления и коммуникационную плату PROFINET (CBE20). Дополнительный модуль управления, может понадобиться для реализации сложных алгоритмов управления, таких, как позиционные системы, управление моталкой, деление нагрузки между двигателями и др. Преобразователи также поддерживают общий для серии интерфейс, с помощью которого может осуществляться взаимосвязь между компонентами серии, а также производится подключение дополнительных устройств, например, модулей расширения входов выходов (TM15 и TM31) и модулей датчиков;2 2) поддержка наиболее распространенных сетевых интерфейсов полевого уровня — PROFIBUS и PROFINET. Интерфейс PROFIBUS является встроенным в основной модуль управления и выведен на разъем Х126. Высокоскоростное подключение к сети PROFINET поддерживается с помощью опциональной платы CBE20. Также есть возможности подключения к преобразователям по интерфейсу USS (разъемы Х178, Х179). Использование промышленных сетей позволяет легко интегрировать преобразователи в общую систему автоматизации участка или предприятия; 3) использование свободно распространяемого программного обеспечения для настройки параметров преобразователей, ввода в эксплуатацию и снятия динамических характеристик электропривода; 4) применение свободных функциональных блоков, которые включают в себя следующие функции: • логические функциональные блоки; • вычислительные функциональные блоки (сумматоры, множительные и делительные элементы, вычислители модули и др.); • таймеры различных видов (формирование импульса, сжатие импульса, задержка включения, задержка выключения, удлинение импульса); • функциональные блоки записи данных (RS-, D-триггер); • функциональные блоки коммутации (бинарный, цифровой переключатель); • регулирующие функциональные блоки (элементы ограничения, фильтры, интегрирующие, дифференцирующие элементы и другие динамические звенья). Использование этих блоков позволяет существенно расширить функциональность преобразователя. Например, преобразователь при достаточном количестве входов и выходов может взять на себя функции логического контроллера. При необходимости количество входов и выходов можно увеличить за счет использования модулей расширения TM15 и TM31. Использование свободных функциональных блоков позволяет также существенно изменять структуру встроенной системы автоматического управления и даже реализовать свои алгоритмы управления в преобразователях. Нужно добавить, что для решения подобных задач существует платный пакет, который в работе создает меньше нагрузки на центральный процессор и не имеет ограничений по максимальному числу блоков в программе (максимальное количество свободных блоков равно 52);3 5) использование BICO-технологии, которая представляет много битные и логические сигналы в виде. Эта технология также применяется и в других сериях преобразователей и совместно со свободными функциональными блоками позволяет перестраивать связи системы управления и свободно оперировать различными сигналами. Элементы этой технологии будут рассмотрены далее; 6) использование интерфейса для связи между компонентами электропривода и подключения внешних устройств. Интерфейс фирмы Компас обеспечивает высокую скорость передачи до 100 Мбит. За исключением этих особенностей, по структуре системы автоматического управления и настройке параметров новая серия DCM практически не отличается от преобразователей предыдущего поколения. Так, практически все основные параметры преобразователей совпадают с тем исключением, что в новой серии перед номером параметра записывают цифру 50. Такое соответствие позволяет инженерному персоналу предприятий без особых проблем перейти на новое оборудование. С точки зрения силовых цепей преобразователь обмотки якоря является двухкомплектным реверсивным преобразователем с раздельным управлением. Каждый комплект выпрямителя выполнен по трехфазной мостовой схеме. Может также использоваться однофазная схема выпрямления. Для обмотки возбуждения используется несимметричный однофазный однокомплектный преобразователь с напряжением питания 380В. Первый комплект, обеспечивающий направление тока при условном направлении вперед, реализован на VS1–VS6, соответственно второй комплект, обеспечивающий обратное направление тока, — на VS7–VS12. Важно отметить, что схемы силовых цепей могут иметь некоторые отличия в зависимости от мощности преобразователя. На основном блоке управления (CUD) имеется 4 дискретного входа, 4 дискретного выхода, 4 двух направленных входа-выхода, 4 аналоговых входа и 2 аналоговых выхода.4 Основа тахогенератора с максимальным напряжением 270В. Датчики тока являются встроенными и подключены через трансформаторы тока на стороне сетевого напряжения. Плата управления имеет встроенный источник питания с напряжениями (±10) В и 24В, что позволяет упростить управление дискретными и аналоговыми входами. Также на плате имеется разъем для подключения внешнего датчика температуры двигателя для контроля его теплового состояния. Преобразователи DCM также снабжены разъемом для карт памяти стандарта CF, с помощью которых можно сохранять программы и переносить их на другие устройства. На карте памяти может также храниться дополнительное программное обеспечение для расширения функциональных возможностей преобразователя. Интерфейс PROFINET объединяет преимущества полевой шины PROFIBUS и промышленного и находит все более широкое распространение. С помощью интерфейса можно осуществлять и запуск преобразователя в программе, а также использовать преобразователь, как ведомое устройство в сети с управлением от логического контроллера. Коммуникация в сети PROFINET осуществляется по широко известному протоколу TCP/IP, который хорошо зарекомендовал себя в сети Интернет. Преобразователь DCM не имеет встроенного интерфейса PROFINET, но его можно получить с использование коммуникационной платы CBE20, которая вставляется в слот расширения основного блока управления. Важно отметить, что если плата связи CBE20 вставлена в соответствующий разъем на модуле CUD, то коммуникация по сети PROFIBUS становится невозможна.5 Плата в своем составе имеет четыре разъема RJ45. Каждый разъем снабжен светодиодной индикацией, которая используется для диагностики подключения. Также на плате предусмотрен светодиод, который позволяет диагностировать ошибки в работе. Терминальный модуль TM31 крепится на стандартную DIN-рейку и предназначен для расширения количества аналоговых, дискретных входов и выходов преобразователя. • восемь дополнительных дискретных входов; • четыре двунаправленных дискретных входа-выхода. К преобразователю терминальный модуль подключается с помощью интерфейса. После его подключения и подачи внешнего питания +24В. на модуль, интерфейс можно добавить как дополнительное устройство в проект. Важно отметить, что если модуль TM31 был подключен и настройки проекта сохранены в энергонезависимую память, то при последующем включении стенда необходимо также подключить к преобразователю модуль расширения и подать на него питание, иначе будет выведено сообщение об ошибке F03590 (модуль не готов). На модуле предусмотрена светодиодная индикация, позволяющая оценить возможные неисправности. При использовании в электроприводах преобразователя настройка параметров (параметр) микропроцессорной системы управления, может производиться с использованием базовой панели управления, расширенной панели оператора и персонального компьютера с программным обеспечением. Базовая панель управления (BOP20) поставляется вместе с преобразователем. Она расположена на лицевой стороне преобразователя и состоит из дисплея и шести клавиш для параметра и запуска электропривода. С помощью клавиш BOP20 обеспечивается доступ к параметрам системы управления электропривода для конфигурирования ее структуры и настройки параметров. Выбранные номера параметров и значения установленных параметров выводятся на экран Для отображения текущего состояния электропривода, номеров и значений параметров на базовой панели оператора предусмотрен дисплей (рис. А.5, б) с несколькими областями, назначение которых представлено ниже: • верхнее левое поле — отображается активный объект системы привода. В типовом проекте существует два устройства: коммуникационная плата CBE20 (01), плата системы управления (02); • (верхнее среднее поле) отображается, если один из электроприводов в проекте запущен; • верхнее правое поле отображает следующие обозначения: – свыше 6 цифр — знаки, которые имеются еще, но находятся вне поля зрения; – неисправности — сбой при выборе или индикации других приводов; – условное обозначение входов; – условное обозначение выходов; – объект — источник соединения BICO с другим объектом системы привода; • шестизначное поле в центре отображает номер параметра, индекс параметра и его значение; • S — загорается, если значение измененного параметра еще не записано в энергонезависимую память (ROM); • P — загорается при входе в соответствующий параметр. Дисплей имеет фоновую подсветку, длительность работы которой можно установить в параметре P0007. Назначение клавиш панели управления следующее. Однократное нажатие клавиши позволяет зайти в выбранный параметр или в его индекс. Также она используется для подтверждения значения параметра и выхода из параметра. При нажатии этой кнопки в течение 3с выполняется функция. Копирование из RAM в ROM. Индикация S на дисплее BOP исчезает. Клавиша увеличения номера параметра, индекса или значения параметра. Удержание кнопки приводит к ускорению роста значений. Клавиша уменьшения номера, индекса или значения параметра. Клавиша используется для сброса ошибок преобразователя (квитирование неисправности) и переключения между устройствами в проекте. Например, для переключения между параметрами платы управления и коммуникационной платы. Подача команды на отключение привода (сбрасываются выходы r0019.0, r0019.1 и r0019.2; после отпускания кнопки выходы r0019.1 и r0019.2 снова устанавливаются на сигнал «1»). Сигналы можно использовать, например, для запуска и остановки нескольких электроприводов. |