Микропроцессорные средства в электроприводах и технологических комплексах


СОДЕРЖАНИЕ:

Микропроцессорные средства управления электроприводами

Микропроцессор (МП) — это программно управляемое устройство, предназначенное для обработки цифровой информации, представленной в двоичной форме, и управления процессом этой обработки, реализованное на одной или нескольких больших интегральных схемах (БИС); другими словами, МП — это стандартное универсальное устройство, позволяющее реализовать приём, обработку и передачу цифровой информации.

Микроконтроллер (МК) — устройство ,выполняющее функции логического анализа (сложные последовательности логических операций) и управления; реализуемое на одной или нескольких БИС. МК — это микропроцессорное устройство, в котором за счёт сокращения функций по выполнению арифметических операций можно уменьшить его аппаратную сложность и развить функции логического управления.

Современные микропроцессоры, предназначенные для управления электроприводами, оперируют с 16-разрядными словами — это количество информации, обрабатываемой за цикл работы МП.

Программа может быть записана различными способами. Возможна запись команд непосредственно в машинном коде в двоичном виде. Это трудоёмкий способ составления программы и он применяется только при составлении малых по объёму программ.

Более удобно использование языков программирования. Язык низкого уровня типа Ассемблер представляет собой средство непосредственного общения с МП с помощью команд, представленных в условных мнемокодах. МП воспринимает эти команды, но оперируют в своей работе, по-прежнему, с двоичными числами.

По назначению МПС можно разделить на универсальные и специализированные. Универсальные МПС используют стандартные языки программирования, имеют широкий набор периферийных устройств и могут использоваться для выполнения разнообразных задач управления и вычислительных операций, в частности реализации требуемых передаточных функций операционных регуляторов.

Специализированными называют МПС, ориентированные на выполнение конкретных задач управления. Наиболее широко используемые специализированные МПС — это программируемые контроллеры и микроконтроллеры.

Они имеют ту же структуру, что и универсальные МПС, но за счет сокращения объема выполнения арифметических операций, увеличения числа устройств связи с объектом аналогового и дискретного типа эти МПС более приспособлены для управления технологическими процессами. Программируемые контроллеры имеют, как правило, объектно-ориентированные более простые в использовании языки программирования.

В настоящее время выпускается и используется большое число типов программируемых контроллеров: Деконт, MCS-196/296 и другие.

Микропроцессорные средства в электроприводах и технологических комплексах

Структурная схема микроконтроллера, процесс разработки принципиальной схемы и программного обеспечения. Конфигурирование регистров аналого-цифрового преобразователя. Код программы на языке Assembler, конфигурирование регистров внешних прерываний.

Рубрика Программирование, компьютеры и кибернетика
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 08.06.2020
Размер файла 204,2 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

HTML-версии работы пока нет.
Cкачать архив работы можно перейдя по ссылке, которая находятся ниже.

Подобные документы

Структурная схема системы управления. Характеристики первичных датчиков, электронасоса, индикатора, микроконтроллера, системы прерываний. Работа регистров и аналого-цифрового преобразователя. Алгоритм работы микропроцессора — управляющего устройства.

курсовая работа [2,2 M], добавлен 06.02.2013

Алгоритм разработки программного обеспечения. Выбор оптимальной среды программирования. Использование регистров специального назначения. Листинг программы в кодах языка Assambler. Результаты ее компилирования. Блок схема основной программы и макроса RND.

курсовая работа [416,5 K], добавлен 11.03.2015

Создание рабочего модуля аналого-цифрового преобразователя с минимальным количеством микросхем на основе микроконтроллера ATmega8L. Описание блок-схемы АЦП. Схема запуска преобразования. Программа микроконтроллера в среде программирования CodeVision.

курсовая работа [1,2 M], добавлен 04.10.2013

Структурная, функциональная и принципиальная схема преобразователя. Архитектура микроконтроллера ADuC816, функциональные особенности и практическое применение. Описание алгоритма обработки и регистров специальных функций. Моделирование в среде Mathcad.

курсовая работа [303,5 K], добавлен 10.05.2015

Последовательность конфигурирования клиентского программного обеспечения для работы в сети. Парметры настройки и подключения сетевого принтера. Обновление конфигурации программы 1С: Предприятие. Анализ аппаратного обеспечения сети данной организации.

отчет по практике [1,6 M], добавлен 22.01.2011

Рассмотрение основных особенностей компьютерной программы Assembler: функции, структурное описание. Характеристика собственных векторов обработчиков прерываний. Div64 как функция-вычислитель, реализующая операцию деления знаковых чисел в формате 64:16.

контрольная работа [224,7 K], добавлен 11.03.2013

Формирование опыта создания программ с использованием программного продукта Turbo Assembler. Использование меньшего количества команд и обращений в память, увеличение скорости и уменьшение размера программы. Степень сложности совместной разработки.

реферат [15,4 K], добавлен 24.02.2010

Понятие конфигурации в системе программ 1С: Предприятие 8.0. Технологические средства выполнения конфигурирования. Метаданные, регистр накопления, пользовательские интерфейсы. Механизм сравнения и объединения конфигураций. Администрирование в системе.

курсовая работа [1007,3 K], добавлен 02.12.2015

Организация связи между электронными устройствами. Коммуникационный протокол, основанный на архитектуре «клиент-сервер». Чтение флагов, дискретных входов, регистров хранения и регистров ввода. Запись регистра хранения. Обработка прерываний и запроса.

курсовая работа [1,4 M], добавлен 07.07.2011

Архитектура клиент-сервер на основе сокетов Windows. Описание утилиты Ipconfig. Конфигурирование стека TCP/IP. Реализация сокетов через классы NET. Структура библиотечных и пользовательских классов. Схема интерфейса пользователя и работы приложения.

курсовая работа [419,5 K], добавлен 13.12.2012

Микропроцессорные средства в электроприводах и технологических комплексах

Укажите ваш логин и пароль, если вы уже зарегистрированы на feniks.help

Неправильный логин или пароль.

Укажите электронный адрес и пароль.

Пожалуйста, укажите электронный адрес или номер телефона, который вы использовали при регистрации. Вам будет отправлено письмо со ссылкой на форму изменения пароля или SMS сообщение с новым паролем.

Инструкция по изменению пароля отправлена на почту.

Чтобы зарегистрироваться, укажите ваш email и пароль

Нажимая кнопку «Зарегистрироваться» вы даете согласие на обработку персональных данных в соответствии с политикой конфеденциальности.

микропроцессорные средства в электроприводах и технологических комплексах

Симаков Г.М., Палагушкин Б.В. Микропроцессорные средства, микропроцессорные системы управления. Программа, методические разработки и контрольные задания

Глинкин Е.И., Герасимов Б.И. Микропроцессорные средства

Щелкунов Н.Н., Дианов А.П. Микропроцессорные средства и системы

Петровский А.А. Лабораторный практикум по курсу Микропроцессорные системы и средства

Кузичкин И.В. Методы и средства автоматизированного расчета химико-технологических схем

Л.: Химия, 1987. – 152 с.

Рассмотрено использование современных ЭВМ для автоматизированного расчета химико-технологических систем (ХТС). Подробно изложены методы расчета ХТС, а также принципы построения и конкретные реализации моделирующих программ, ориентированные на использование ЕС ЭВМ. Приведены примеры автоматизиро.

Назарова М.В., Фефелова Т.Л. Методы и средства исследования технологических процессов ткацкого производства

Учеб. пособие. — Волгоград: ВолгГТУ, 2006. – 135 c.

Содержатся основные сведения, необходимые для самостоятельной работы студентов при выполнении научно-исследовательских и дипломных работ. Предлагается необходимая справочная информация. Даётся общий список использованной литературы.
Предназначено для студентов на.

Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности

В учебнике освещены вопросы предварительного, активного и пассивного экспериментов, а также оптимизации механико-технологических процессов, рассмотрены методы и средства исследования неровноты продуктов прядения. Приведены методы и средства исследования технологических процессов прядильного, ткацкого .

Севостьянов А.Г. Методы и средства исследования механико-технологических процессов текстильной промышленности

Неизвестный автор — Технические средства для технологических процесов выращивания сельскохозяйственных культур (видеофильм)

Глазенко Т.А. Импульсные полупроводниковые усилители в электроприводах


Библиотека по автоматике, выпуск 134.
Издательство: Энергия, Год: 1965, Качество: хорошее

В книге рассматриваются принципы построения и расчета бесконтактных систем электропривода с полупроводниковыми импульсными усилителями и машинами постоянного тока.

Книга рассчитана на инженерно-технических и научных ра.

Харитонов Л.М. Многоскоростные двигатели в промышленных электроприводах

Поздеев А.Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах

Поздеев А. Д. Электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах, Изд-во Чувашского Университета, 1998, 173 с.

В книге рассматриваются электромагнитные и электромеханические процессы в частотно-регулируемых асинхронных электроприводах, питаемых от автономных инверторов на.

Соколов М.М., Масандилов Л.Б. Измерение динамических моментов в электроприводах переменного тока

М.: Энергия, 1975. — 184 с.

В книге излагаются теория работы и вопросы расчёта параметров инерционных акселерометров, предназначенных для изменения ускорений и динамических моментов асинхронных и синхронных двигателей. Приводятся конструкции различных акселерометров и схемы измерительных систем.
Книга предназначена .

Иванов Г.М., Егоркин В.Ф Несимметричные режимы работы тиристорных преобразователей в электроприводах переменного тока

Бабич О.А. Обработка информации в навигационных комплексах

Сорокина А.А. Организация обслуживания в гостиницах и туристских комплексах

Сорокина А.В. Организация обслуживания в гостиницах и туристских комплексах

Альфа-М, 2007 г, 351 с.

Приводится краткий исторический очерк развития мирового гостиничного хозяйства. Рассматриваются системы классификации гостиниц, организационные структуры управления, деятельность подразделений современной гостиницы (службы приема и размещения, бронирования питания, безопасности, маркетинга и др. .

Микропроцессорные средства в электроприводах и технологических комплексах

Recommend Stories

Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский федеральный университет

МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СРЕДСТВА В ЭЛЕКТРОПРИВОДАХ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КОМПЛЕКСАХ Учебно-методическое пособие для курсового проектирования Электронное издание

Красноярск СФУ 2012

УДК 622:621.31(07) ББК 33-42я73 М597

Составители: Павлов Виктор Викторович, Ковалева Ольга Алексеевна. М597 Микропроцессорные средства в электроприводах и технологических комплексах: учебно-методическое пособие для курсового проектирования [Электронный ресурс] / сост.: В.В. Павлов, О.А. Ковалева. – Электрон.дан. – Красноярск: Сиб. федер. ун-т, 2012. – Систем.требования: PC не ниже класса Pentium I; 128 Mb RAM; Windows 98/XP/7; AdobeReader V8.0 и выше. –Загл. с экрана. Представлены методические указания по курсовому проектированию. Предназначено для студентов очной и заочной форм обучения специальности 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов».

УДК 622:621.31(07) ББК 33-42я73 © Сибирский федеральный университет, 2012

Учебное издание Подготовлено к публикации редакционно-издательским отделом БИК СФУ Подписано в свет 19.09.2012 г. Заказ 9330. Тиражируется на машиночитаемых носителях. Редакционно-издательский отдел Библиотечно-издательского комплекса Сибирского федерального университета 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79 Тел/факс (391)206-21-49. E-mail [email protected] http://rio.sfu-kras.ru 2

Введение Основной литературой к методическим указаниямпо выполнению курсовой работы по дисциплине «Микропроцессорные средства в электроприводах и технологических комплексах» является учебное пособие: Микропроцессорные средства в электроприводах и технологических комплексахна горных предприятиях: учеб.пособие / В.В. Павлов, О.А. Ковалева, Б.С. Заварыкин; ГОУ ВПО « Гос. ун-т цвет. металлов и золота». – Красноярск, 2006. – 108 с. В методических указаниях выполнения курсовой работы, с целью сокращения объема, отсутствуют некоторые теоретические сведения, расшифровка составленных управляющих слов, расшифровка команд, которые, конечно же должны присутствовать в работе выполненной студентом. Курсовая работа оформляется в соответствии со стандартом СФУ «Система менеджмента качества. Общие требования к построению,изложению и оформлению документов учебной и научной деятельности» СТО 4.2–07–2010

Пример задания на курсовую работу по дисциплине «Микропроцессорные средства в электроприводах и технологических комплексах»

Разработатьблок микропроцессорной системы для управления исполнительными устройствами объекта по сигналам датчиков. Объект управления имеет дискретные исполнительные устройства, которые должны срабатывать по заданной комбинации сигналов датчиков с требуемой выдержкой времени. Сигналы о срабатывании датчиков и таймера поступают на контроллер прерываний. Сигналы на включение исполнительных устройств и счетчиков таймера передаются через заданные разряды адаптера параллельного интерфейса. Уровень всех сигналов ТТЛ (5 В). 1.По исходным данным сформировать структуру блока подключаемого к МПС для решения задачи; 2.Нарисовать принципиальную схему блока; 3.Составить таблицу прерываний; 4.Написать управляющие слова для микросхем блока; 5.Написать программу инициализации для микросхем блока; 6.Написать программы работы микропроцессора с разработанным блоком.

Вари- колиант чество датчиков

номер исполнительного устройства (ИУ) и выходы порта для подключения

1 В1 2 В2 3 В3 4 В4

выдержки комбинация сигналов дат- времени, с чиков для срабатывания исполнительного устройства

используемые выводы дешифратора для подключения входов CSм/схем

адрес подпрограм мыIRQ0, HEX

В методических указаниях выполнения курсовой работы дан один из вариантов выполнения задания. Естественно, возможно использование других инженерных решений поставленной задачи. Следует заметить, что задание упрощено и нет необходимости его усложнять. Например, если требуется только включить, то отключать не нужно. 1. Структура блока подключаемого к МПС для решения задачи Руководствуясь заданием, составим структурную схему блока подклю4

чаемого к микропроцессорной системе (МПС) (рисунок 1.1). Объект управления имеет дискретные исполнительные устройства, поэтому в блоке предусматривается микросхема программируемого параллельного интерфейса (ППИ) DD1 КР580ВВ55А для вывода сигналов на включение исполнительных устройств(ИУ). ИУ1включается через DВ1, ИУ2 включается через DВ2, ИУ3 включается через DВ3, ИУ 4 включается через DВ4. Для получения требуемой выдержки времени устанавливается микросхема программируемого интервального таймера (ПИТ) DD2КР580ВИ53. Включение счетчиков таймера осуществляется через DD1. Сигнал на включение счетчика 1 CE1 приходит с DА5, а сигнал на включение счетчика 2 CE2 приходит с DА6.Так как блок реагирует на комбинацию сигналов датчиков, для упрощения обработки сигналов используются логические элементы «И» (&).Чтобы отслеживать изменение сигналов о срабатывании датчиков и счетчиков устанавливается контроллер приоритетный прерываний (КПП) DD3КР580ВН59, к входам которого подключаются источники сигналов (внешние устройства). В рассматриваем варианте, это логические элементы, выдающие сигнал при наличии заданной комбинации сигналов датчиков (входы DD3:IRQ0 – IRQ3) и выходы счетчиков (входы DD3: IRQ4, IRQ3). Для идентификации в системе микросхемамDD1– DD3 присваиваются адреса в МПС, для этого их входы CSподключаются к выходам Q3, Q4, Q6дешифратора DD4 К555ИД7. Подключаются шина данных (ШД), шина адреса (ША) и шина команд (ШК). Определяются адреса присваиваемые микросхемам DD1– DD3. DD4 К Р 58 0В Н 59

Каждый электрик должен знать:  Трансформатор напряжения НАМИТ-10 производства ОАО «Самарский Трансформатор»

Реферат: по курсу «Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов» «Автоматизация технологических процессов

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Уфимский государственный нефтяной технический университет

Кафедра электротехники и электрооборудования предприятий

по курсу «Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов»

«Автоматизация технологических процессов на основе частотно-регулируемого асинхронного электропривода как средства ресурсо- и энергосбережения»

студент группы АЭ-01-01 К.Е. Швыткин

кандидат технических наук, доцент В.И. Бабакин

1. Основные пути повышения энергетической эффективности асинхрон-ных электроприводов

2. Энергетическая эффективность асинхронных электроприводов

2.1. Кинематически связанные электроприводы

2.2. Режимы энергосбережения в электроприводах с полупроводнико-выми преобразователями

2.3. Электроприводы центробежных насосов

2.4. Электроприводы вентиляторов и турбокомпрессоров

2.5. Электроприводы поршневых машин

2.6. Электроприводы конвейеров и транспортёров

2.7. Электроприводы управления дуговыми сталеплавильными печами

Возрастающие технологические требования к качеству производственных процессов, необходимость внедрения высоких технологий обусловливают устойчивую тенденцию внедрения в различные отрасли промышленного и сельскохозяйственного производства регулируемых электроприводов.

Развитие математической теории машин переменного тока, создание усовершенствованных силовых полупроводниковых при­боров и преобразователей на их основе, использование современ­ных средств управления, включая микропроцессорные, позволи­ли создать высококачественные и надежные системы регулиру­емых асинхронных электроприводов, которые становятся основ­ным видом регулируемого электропривода. Как указывается в [10], в 2002 г. на европейском рынке из общего числа продаваемых регу­лируемых приводов электроприводы переменного тока составили 68 %, электроприводы постоянного тока – 15 %, механические и гидравлические приводы – 17 %. Тенденция возрастания доли внедряемых регулируемых асинхронных электроприводов объек­тивно сохранится и в дальнейшем, так как массовый регулиру­емый электропривод может быть реализован только на базе асин­хронных двигателей. Это связано с тем, что в диапазоне мощно­стей до 100 кВт их производится в 40 – 50 раз больше, чем двига­телей постоянного тока.

Широкое использование регулируемых электроприводов при­вело к тому, что современный электропривод является не только энергосиловой основой, позволяющей обеспечить производствен­ные механизмы необходимой механической энергией, но и сред­ством управления технологическими процессами, так как задачи по реализации качества производственных процессов в настоящее время в большинстве случаев возлагаются на системы управления регулируемыми электроприводами в сочетании с системами техно­логической автоматики. В связи с возрастанием цен на энергоно­сители, в частности на электроэнергию, и ограниченными воз­можностями увеличения мощности энергогенерирующих устано­вок проблема энергосбережения, в том числе снижения электро­потребления, приобретает особую актуальность.

Энергосбережение стало одним из приоритетных направлений технической политики во всех развитых странах мира. Это связано, во-первых, с ограниченностью и невозобновлямостью ос­новных энергоресурсов, во-вторых, с непрерывно возрастающи­ми сложностями их добычи и стоимостью, в-третьих, с глобаль­ными экологическими проблемами, обозначившимися на рубеже тысячелетий.

Энергосбережение является наиболее дешевым и безопасным способом увеличения энергогенерирующих мощностей, так как затраты на экономию 1 кВт мощности обходятся в 4 – 5 раз де­шевле, чем стоимость вновь вводимого 1 кВт мощности.

Основные потери (до 90 %) приходятся на сферу энергопотреб­ления, в которой должны быть сконцентрированы основные уси­лия по энергосбережению электроэнергии. Так как электроприводы потребляют до 70 % вырабатываемой электроэнергии, наиболее существенная экономия электроэнергии может быть достигнута при использовании регулируемых электроприводов для управле­ния технологическими процессами, что в сочетании с возможно­стями автоматизации может обеспечить оптимальное использова­ние электроэнергии и других ресурсов.


В связи с тем что среди регулируемых электроприводов домини­рующее положение занимают частотно-регулируемые асинхронные электроприводы, их массовое применение позволяет решать не только технологические задачи, но и проблему энергосбережения.

В последние годы в России уделяется большое внимание теоре­тическим и практическим вопросам энергосбережения. Это связа­но в первую очередь с тем, что удельные затраты энергии на еди­ницу стоимости валового внутреннего продукта (ВВП) и энерге­тическая составляющая себестоимости продукции в России выше, чем в других развитых странах. Можно утверждать, что в насто­ящее время многие отечественные научные и проектные органи­зации, а также производственные предприятия, достигли опреде­ленных успехов в энергосбережении и число таких организаций и предприятий, решающих проблемы энергосбережения, постоян­но растет [1].

В данном реферате в систематизированном виде изложен ком­плекс вопросов, связанных с возможностями энергосбережения при использовании регулируемых асинхронных электроприводов, главным образом частотно-управляемых; обоснованы рациональ­ные способы применения энергосберегающего электропривода; намечены схемные решения, обеспечивающие энергосбережение при управлении различными технологическими процессами и произ­водственными механизмами; дана количественная оценка сниже­ния электропотребления и других ресурсов.

1. Основные пути повышения энергетической эффективности асинхронных электроприводов.

В настоящее время основным типом регулируемого электро­привода является частотно-регули­руемый асинхронный электропривод – система «полупроводнико­вый преобразователь частоты – асинхронный двигатель» (ППЧ – АД). Однако наряду с этим электроприводом в некоторых случаях для решения отдельных производственных задач и энергосбере­жения находит применение система «тиристорный преобразова­тель напряжения – асинхронный двигатель» (ТПН – АД), обеспе­чивающая регулирование напряжения первой гармоники напря­жения, подводимого к статору.

В эксплуатации также находятся электроприводы на основе асин­хронных двигателей с фазовым ротором, регулируемые за счет изменения добавочных сопротивлений в роторных цепях, так на­зываемые системы реостатного регулирования – «устройство реостатного регулирования – асинхронный двигатель с фазовым ротором» (УРР – АДФР). Особенно много таких электроприводов входит в состав подъемно-транспортных механизмов.

С учётом приведенных выше способов и систем управления асинхронными электроприводами можно наметить следующие направления снижения потребления энергии АД.

Первое направление связано со снижением потерь в электро­ приводе при выполнении им заданных технологических операций по заданным тахограммам и с определенным режимом нагружения. Это электроприводы, работающие в пускотормозных режимах (кра­ны, лифты, главные приводы слябингов и блюмингов, вспомога­тельные позиционные механизмы прокатных станов и т.д.) или длительных режимах с медленно изменяющейся нагрузкой (насо­сы, вентиляторы, компрессоры, транспортеры и т.д.). В таких элек­троприводах за счет снижения потерь электропривода в устано­вившихся и переходных режимах возможна значительная эконо­мия электроэнергии. В кинематически связанных электроприводах (рольганги, многодвигательные приводы тележек и т.д.) равно­мерное деление нагрузок между двигателями позволяет также минимизировать потери в них.

Второе направление связано с изменением технологического процесса на основе перехода к более совершенным способам ре­гулирования электропривода и параметров этого технологическо­го процесса. При этом происходит снижение потребления энергии электроприводом. В качестве примера можно привести электропри­воды турбомеханизмов (насосов, вентиляторов, турбокомпрессо­ров), поршневых насосов и компрессоров, транспортеров, систем регулирования соотношения топливо — воздух и др. При этом, как правило, эффект не ограничивается экономией электроэнер­гии в электроприводе, во многих случаях возможна экономия ре­сурсов (воды, твердого и жидкого топлива и т.д.).

Для обоих названных направлений характерным является то, что в них снижается потребление энергии именно в электропри­воде: в первом случае за счет снижения потерь энергии, во вто­ром за счет использования менее энергозатратного со стороны электропривода управления технологическим процессом.

Можно назвать и третье направление, обеспечивающее реализа­ цию энергосберегающих технологий. Известно, что имеется ряд тех­нологических процессов, где электропривод сравнительно неболь­шой мощности управляет потоком энергии, мощность которого в десятки и сотни раз превышает мощность электропривода. К та­ким объектам можно отнести дуговые сталеплавильные печи по­стоянного и переменного тока, вакуумные дуговые печи, рудо-восстановительные печи, установки индукционного нагрева и т.д. На них электроприводы мощностью в несколько киловатт могут управлять процессом, потребляющим десятки и даже сотни мега­ватт. Очевидно, что от совершенства электропривода, его быстро­действия и точности, степени автоматизации процесса во многом зависит эффективное использование таких значительных объемов энергии. Это направление не связано с уменьшением потока энер­гии через электропривод, чаще потребление энергии электропри­водом даже увеличивается. Тем не менее, так как это направление связано со значительной экономией электроэнергии, рассмотрим его на примере дуговой сталеплавильной печи.

Сформулируем пути энергосбережения в асинхронном элект­роприводе.

В рамках первого направления для снижения потерь энергии в асинхронном электроприводе можно использовать следующие пути.

1. Обоснованный выбор установленной мощности двигателя, соответствующей реальным потребностям управляемого механиз­ма. Эта задача связана с тем, что коэффициент загрузки многих двигателей составляет 50 % и менее, что гово­рит либо о низкой квалификации разработчиков, либо о несовер­шенстве использованной методики расчета мощности электропри­вода. Очевидно, что двигатель заниженной мощности быстро выхо­дит из строя из-за перегрева, а двигатель с большим запасом мощно­сти преобразует энергию неэффективно, т.е. с высокими удельны­ми потерями в самом двигателе из-за низкого КПД и в питающей сети из-за низкого коэффициента мощности. Поэтому первый путь заключается в совершенствовании методик выбора мощности дви­гателя и проверки его по нагреванию, а также в повышении ква­лификации разработчиков, проектировщиков и обслуживающего персонала. На практике встречаются случаи, когда вышедший из строя двигатель заменяется подходящим по высоте вала или его диаметру, а не по мощности. Существующие методики выбора мощности двигателя и проверки его по нагреванию могут рас­сматриваться лишь как первое приближение. Необходима разработ­ка более совершенных методик, основанных на точном учете режи­мов работы электропривода, изменении его энергетических показа­телей, тепловых процессов в двигателе, состояния изоляции и т.д. Разумеется, это предполагает широкое использование вычисли­тельной техники и специального программного обеспечения.

2. Переход на более экономичные двигатели, в которых за счет увеличения массы активных материалов (железа и меди), применения более совершенных материалов и технологий повышены номинальные значения КПД и коэффициента мощности. Этот путь, несмотря на высокую стоимость таких двигателей, становится очевидным, если учесть, что по данным западноевропейских экспертов, стоимость электроэнергии, потребляемой ежегодно средним двигателем, в 5 раз превосходит его стоимость. За время службы двигателя, а это десятки лет, экономия энергии значительно превысит капитальные затраты на такую модернизацию. Как уже отмечалось ранее, этот путь пока не получил должного признания в отечественной практике.

3. Переход к более совершенной с энергетической точки зрения системе электропривода. Потери энергии в переходных режимах заметно изменяются при использовании реостатного регулиро­вания, систем ТПН – АД и ППЧ – АД с минимальными потерями при применении частотно-регулируемых электроприводов. Поэтому в рамках каждой из перечисленных систем имеются более или
менее удачные в энергетическом и технологическом плане вари­анты. Задачей проектировщика является грамотный и всесторонне обоснованный выбор конкретного технического решения.

4. Использование специальных технических средств, обеспечивающих минимизацию потерь энергии в электроприводе. Так как значительная часть асинхронных электроприводов работает в ус­ловиях медленно изменяющейся нагрузки (электроприводы турбомеханизмов, конвейеров и т.д.), отклонение нагрузки электро­привода от номинальной ухудшает энергетические показатели
электропривода. В настоящее время к таким средствам можно от­нести устройства регулирования напряжения на двигателе в соот­ветствии с уровнем его нагрузки. Как правило, это либо специальные регуляторы напряжения на основе ТПН, включаемые меж­ду сетью и статором двигателя, либо преобразователи частоты, в
которых предусмотрен так называемый режим энергосбережения.
В первом случае ТПН выполняет кроме функции энергосбереже­ния не менее важные функции управления режимами пуска и тор­можения иногда регулирует скорость или момент, осуществляет защиту, диагностику, т. е. повышает технический уровень привода в целом. Во втором случае режим энергосбережения рассматрива­ется как дополнительная опция преобразователя частоты и имеется
лишь в некоторых выпускаемых типах преобразователей. С учетом
многофункциональности применения такие устройства оказыва­ются экономически целесообразными для приводов с изменя­ющейся нагрузкой даже при их относительно высокой стоимости.

5. Совершенствование алгоритмов управления электроприво­дом в системах ТПН – АД и ППЧ – АД на основе энергетических критериев оценки его качества, т.е. совершенствование известных решений, разработка эффективных технических средств для их осуществления и поиск новых решений, оптималь­ных в энергетическом смысле.

В рамках второго направления снижения потребления энергии решающее значение имеет переход от нерегулируемого электро­привода к регулируемому и повышение уровня автоматизации за счет включения в контур регулирования ряда технологических параметров (давления, расхода, температуры и т.д.). Так как это направление связано со снижением потребления энергии элект­роприводом за счет изменения технологического процесса, появ­ляется возможность регулировать ранее не регулировавшиеся тех­нологические параметры или изменять способ их регулирования.

Для третьего направления снижения потребления энергии ха­рактерны совершенствование системы электропривода в сочета­нии с автоматизацией технологического процесса и правильный выбор соответствующего по качеству регулирования электропри­вода из уже имеющихся или разработка новых, более качествен­ных систем.

Заметим, что при реализации конкретных проектов выявляет­ся, как правило, не один, а несколько возможных путей энерго­сбережения, поэтому для получения максимального эффекта не­обходим комплексный подход к решению задачи энергосбере­жения в электроприводе.

Рассмотрим некоторые из перечисленных путей повышения энергетической эффективности асинхронного электропривода.

2. Энергетическая эффективность асинхронных электроприводов.

2.1. Кинематически связанные электроприводы.

Постоянные потери асинхронного электропривода не зависят от его нагрузки и остаются практиче­ски неизменными при неизменной скорости. Вместе с тем пере­менные потери, к которым отнесены потери в меди статора и ротора, зависят от нагрузки. Имеется большое число механизмов, в которых нагрузка электропривода зависит от характеристик ме­ханизма, на которые можно повлиять в процессе проектирова­ния, наладки и даже эксплуатации.

В качестве примера рассмотрим многодвигательные электро­приводы таких механизмов, как рольганги, механизмы перемеще­ния крана, поворота платформы экскаватора, различных транспорт­ных машин и т.д. Достаточно часто электроприводы механизмов выполняют двух- или многодвигательными для уменьшения их момента инерции, что позволя­ет улучшить динамику процес­сов.

Во всех этих механизмах ско­рость двигателей, как правило, одинакова, а распределение ста­тической нагрузки, если не при­няты специальные меры, оказы­вается неравномерным.

Причиной неравномерной нагрузки двигателей обычно яв­ляется незначительное отличие механических статических харак­теристик двигателей. На рис. 2.1 представлены механические ха­рактеристики двух одинаковых асинхронных двигателей при питании их от сети. При одина­ковой частоте вращения момен­ты двигателей соответственно для АД № 1 и АД № 2 определяются выражениями:

где М с.ср – среднее значение статического момента, М с.ср =(Мс1с2 )/2; ΔМ с – отклонение статического момента от среднего.

Рис. 2.1. Распределение момента на­грузки между двумя параллельно работающими двигателями

Очевидно, что аналогичная картина будет наблюдаться и в ре­гулируемых электроприводах. Причиной этого является как раз­брос параметров отдельных двигателей, так и различие в настройках систем управления. Оценим влияние неравномерности деления нагрузок на потери энергии в двигателе.

Переменные потери энергии в двигателе (потери в меди стато­ра и ротора) можно выразить через механические переменные:

Так как работа двигателя в двигательном режиме происходит на линейном участке механической характеристики, то скольжение двигателя можно достаточно точно выразить через его момент:

где β – жесткость линейного участка механической характеристики, β = М ном S ном .

Потери в меди в номинальном режиме работы двигателя (при М = М ном ) составят

Тогда при работе двигателя с моментом, отличным от номинального, потери в меди

Для приведённого выше примера потери в меди первого двигателя составят

а суммарные потери в двух двигателях –

Очевидно, что если двигатели загружены одинаково, то суммарные потери в двух двигателях

т.е. меньше на величину дополнительных потерь

В качестве примера выполним расчет потерь в меди в двух двигателях типа МТМ412-6, работающих на общую нагрузку. Двигатели имеют следующие номинальные данные: Рном =22 кВт; ωном =100,51 с -1 ; Sном =0,04; R1 =0,218 Ом; R2 ’=0,1922 Ом.

Потери в меди в номинальном режиме работы в соответствии с формулой (2.4) составят ΔРном =1,95 кВт = 0,09 Рном .

Если Мс.ср =0,5Мном , то при ΔМс =0,2Мном потери в двигателе с большей нагрузкой в соответствии с формулой (2.5) составят ΔРм(1) =0,7 2 ΔРм.ном =0,49ΔРном =0,956 кВт, а в двигателе с меньшей нагрузкой в соответствии с формулой (2.6) ΔРм(2) =0,3 2 ΔРм.ном =0,09ΔРном =0,176 кВт.

Суммарные потери в двух двигателях ΔРмΣ = 0,58ΔРм.ном =1,131 кВт.

При равномерном делении нагрузки ΔРмΣ = 0,5ΔРм.ном =0,975 кВт.

Дополнительные потери в меди при неравномерном делении нагрузки ΔРмΣдоп = 0,08ΔРм.ном =0,156 кВт.

Если ΔМс =0,5Мном , то дополнительные потери в меди обоих двигателей возрастут до величины ΔРмΣдоп = 0,5ΔРм.ном =0,975 кВт.

На первый взгляд экономия энергии за счет выравнивания нагрузок этих двигателей незначительна, но следует учесть два обстоятельства. Во-первых, затраты на выравнивание нагрузок двигателей, как правило, невелики. Так, в случае использования двигателей с фазным ротором это может быть сделано за счет небольшого изменения дополнительных сопротивлений в цепи ротора. В системах ТПН – АД и ППЧ – АД это потребует более тщательной настройки регуляторов электроприводов и более то­чного формирования сигналов заданий на электроприводы. Во-вторых, при массовом использовании таких электроприводов сум­марная экономия энергии может быть ощутимой.

Аналогичные рекомендации могут быть даны и для главных электроприводов многоклетьевых прокатных станов, намоточно-размоточных устройств, в которых технологический процесс про­исходит с определенным натяжением обрабатываемого материала. Очевидно, что работа таких электроприводов с минимально не­обходимым натяжением сопровождается уменьшением потерь в двигателях.

2.2. Режимы энергосбережения в электроприводах с полупроводниковыми преобразователями.

Некоторые современные полупроводниковые преобразователи (ТПН и ППЧ) в виде дополнительной функции содержат так называемый режим энергосбережения. Рассмотрим возможности этого режима на примере преобразователя частоты со скалярным управлением.

Средством дополнительного энерго­сбережения при частотном управлении асинхронным двигателем является разработка такого алгоритма управления, который оп­тимизировал бы магнитный поток. Оптимизация магнитного по­тока позволяет несколько снизить потребляемую мощность путем снижения уровня напряжения при работе в установившемся ре­жиме. В переходных режимах следует использовать регулирование с номинальным потоком, так как работа с оптимальным по усло­виям энергосбережения магнитным потоком связана с существенным уменьшением перегрузочной способности двигателя, что не позволяет достичь необходимого динамического момента.

Для того чтобы оценить эффективность оптимизации магнит­ного потока, можно воспользоваться Г-образной схемой замещения асин­хронного двигателя в статических режимах для анализа установившихся ре­жимов работы АД. Задача заключается в том, чтобы при заданном моменте нагрузки и заданной скорости ротора определить такие значения частоты и амплитуды напряжения, при которых обеспе­чивается минимум потерь в двигателе. Так как при фиксирован­ных моменте и скорости механическая мощность не изменяется, то минимум потерь соответствует минимуму потребляемой мощ­ности и максимуму КПД двигателя. Получение аналитического выражения для амплитуды и частоты напряжения затруднено из-за сложности системы уравнений асинхронного электропривода, которая включает векторные величины и комплексные сопротив­ления, зависящие от скольжения и скорости вращения магнитно­го поля. Вместо этого приведем результаты численного решения этих уравнений без учета возможного изменения параметров схе­мы замещения. Алгоритм решения выглядит следующим образом:

• задается момент нагрузки М с и угловая скорость ω;

• задается действующее значение напряжения U 1 , приложенного к двигателю;

• численно находится такая скорость ω , которая при расчете
электромагнитного момента М дает результат М = М с ;

• рассчитываются суммарные потери энергии в двигателе;

• в процессе расчета определяется точка с минимумом потерь энергии и все параметры, соответствующие этой точке.

Проанализируем некоторые результаты моделирования по указан­ному алгоритму для двигателя типа 4A160S2, имеющего Рном = 15 кВт. На рис. 2.2 показаны зависимости потерь от амплитуды напряже­ния и моментов нагрузки при ω = ωном (а) и ω = 0,5ωном (б). Как видно на рис. 2.2, а, возможность снижения потерь имеется лишь при моментах сопротивления Мс 3 /с; Н – напор, м; g – ускорение свободного падения, м/с 2 ; ρ – плотность жидкой среды, кг/м 3 ; η – КПД насоса.

На рис. 2.5 показаны характеристики производительности цен­тробежного насоса при дроссельном и частотном регулировании. Кривая 1 характеризует работу нерегулируемого электропривода на номинальной частоте вращения, кривая 3 характеризует рабо­ту магистрали при полностью открытой заслонке. Значения расхо­да и напора воды приведены на рис. 2.5 в относительных единицах при использовании в качестве базовых величин номинального расхода Q ном и номинального напора Н ном . При номинальном рас­ходе и напоре насос работает в точке А, а мощность, потребля­емая насосом, пропорциональна площади прямоугольника 0KAL . С уменьшением расхода при нерегулируемом электроприводе (на рис. 2.5 для примера показан расход воды, составляющий 0,6Н ном ) за счёт дроссельного регулирования происходит изменение сопротивления магистрали (кривая 4 ), насос работает в точке В кривой 1 , что приводит к возрастанию напора, который становится больше номинального, а мощность насоса, пропорциональная площади прямоугольника 0DBF , несущественно отличается от мощности, потребляемой при номинальном расходе, следовательно, и энергопотребление при уменьшенном расходе изменяется незначительно или практически не изменяется.

Рис. 2.5. Характеристики производительности центробежного насоса при дроссельном и частотном регулировании.


На то обстоятельство, что при дроссельном регулировании расхода (подачи) воды возрастает напор (давление) в системе и практически не удаётся снизить энергопотребления, следует обратить особое внимание. Экспериментальные данные по структуре себестоимости перекачки 1 м 3 воды по годам показаны на рис. 2.6 [3]. Диаграмма наглядно подтверждает увеличение доли электроэнергии в общих затратах на поднятие и перекачку воды. Учитывая, что возрастание стоимости электроэнергии носит опережающий характер по сравнению со стоимостью других затрат, проблема энергосбережения при ра­боте насосов холодного и горячего водоснабжения приобретает первостепенный характер. Дополнительным аргументом в пользу необходимости внедрения на насосных станциях энергосбере­гающих технологий являются существенные потери (утечки) воды в системе водоснабжения, чему способствует повышение давле­ния (напора) в системе при дроссельном регулировании насосов. В пользу этого говорят и конкретные цифры, приведенные в табл. 2.2, в которой показан расход воды в России на одного жи­теля [3].

Рис. 2.6. Доля электроэнергии (□) в себестоимости перекачки 1 м 3 воды.

Расход воды на одного человека в России и сопутствующие ему потери

Микропроцессорные системы управления электроприводами и технологическими комплексами

Описание книги

Проводится описание архитектуры 8- и 32-разрядных микроконтроллеров, а также описание архитектуры и работы интегральных микросхем: энергонезависимой памяти, часов реального времени, аналого-цифрового преобразователя, жидкокристаллического индикатора, применяемых в электроприводах и устройствах автоматизации промышленных установок и технологических комплексов. Рассмотрены методологические основы выбора микроконтроллеров для систем автоматики. Изучается методика синтеза цифровых регуляторов. Дано описание открытого промышленного протокола обмена информацией MODBUS. Приведена пошаговая инструкция по созданию программ для микроконтроллеров AVR и отладки программ в программе ISIS 7 Professional. Предназначено для магистрантов направления 13.04.02 – Электроэнергетика и электротехника.

Книга «Микропроцессорные системы управления электроприводами и технологическими комплексами» автора Котин Денис Алексеевич оценена посетителями КнигоГид, и её читательский рейтинг составил 0.00 из 10.

Для бесплатного просмотра предоставляются: аннотация, публикация, отзывы, а также файлы на скачивания.

Автоматизация электроприводов и производственного оборудования

Мировой опыт создания нового и модернизации технологического оборудования показывает устойчивую тенденцию развития автоматизированного оборудования, регулируемых приводов, компьютерных систем автоматизации, широкое распространение программируемых контроллеров. Это объясняется стремлением к максимальной производительности и одновременному удешевлению производства, что всегда актуально.

Все ведущие электротехнические корпорации выпускают регулируемые приводы комплектно с гибко программируемыми компьютерными средствами автоматизации предназначеннымидля широкого использования.

Главная функция электрического привода — создавать движение станков, оборудования, а также управлять этим движением — вращательным или поступательным.

Автоматизацию подразделляют на три уровня: частичную, комплексную, полную.

Частичная автоматизация ограничивается автоматизацией отдельных операций технологического процесса, например, с использованием станков с автоматическим управлением,
в том числе и станков с ЧПУ.

Комплексная автоматизация — это автоматизация производственых процессов изготовления деталей и сборки с использованием автоматических систем машин:
автоматических линий, гибких производственных систем,

Если для возобновления рабочего цикла требуется вмешательство оператора, то такое устройство называют полуавтоматом.

Полная автоматизация, когда присутствие человека долгое время не требуется. Чем больше это время, тем выше степень автоматизации.

Самая высокая степень — роботизация — применение промышленных роботов, функционирование без участия человека.

А втоматизировано может быть не только производство, но и планирование, регулирование, проектирование и другие этапы.

Автоматизированное оборудование, в сравнении с ручным трудом человека, в промышленных масштабах имеет колоссальные преимущества: позволяет экономить материалы, энергию, кроме того повышается безопасность производства и, конечно, увеличивается качество продукции. Но вместе с тем оно нуждается в высококвалифицированном персонале.

Базовая задача регулируемого электропривода — обычно сводится к регулированию скорости вращения двигателя и корректировке параметров тока, поступающего от сети. К общим задачам этого процесса относится — точное соблюдение технологического режима, энергосбережение безопасность работы.

Производитеся регулирование таких переменных, как скорость, ускорение и положение исполнительного органа рабочей машины, положение ротора, регулирование момента на валу двигателя, регулирование мощности, регулирование магнитного потока и т. п. Для роботов — манипуляторов характерно движение рабочего органа одновременно в нескольких координатах, что тоже программируется.

Автоматизированная (автоматическая) система управления технологическими процессами (АСУ ТП ) — это совокупность технических средств и методов сбора, обработки, анализа и выдачи информации и воздействия на ТП, которые во взаимодействии с человеком и (или) между собой обеспечивают запланированное протекание технологического процесса.

В настоящее время, когда в производстве используется все больше средств автоматизации и появляются не только полностью автоматизированные цеха, но и предприятия, вопросы «сотрудничества» человека и машины приобретают первостепенное значение.

Современные промышленные объекты представляют собой совокупность взаимосвязанных многорежимных управляемых подсистем, объединенных общей системой управления с центральной ЭВМ. Производственные процессы осуществляются на автоматических линиях гибкими производственными модулями на базе минимизированных вариантов ЭВМ — микропроцессоров и микро-ЭВМ. Гибкими их называют потому, что они способны быстро перестраиваться с производства одних изделий на производство других, что позволяет постоянно модифицировать производство, расширять ассортимент и повышать качество продукции. Вспомогательные операции и часть основных операций выполняются промышленными роботами. Все это оборудование совместно с автоматическими системами транспортирования, проектирования и подготовки производства образует гибкое автоматизированное производство.

К элементам автоматизации производства относят:

  • Станки с ЧПУ;
  • Промышленные роботы;
  • Роботизированные технологические комплексы;
  • Комплексные шкафы управления;
  • Гибкие производственные системы;
  • Автоматизированные складские системы;
  • Системы контроля качества на базе ЭВМ;
  • Система автоматического проектирования (англ. Computer-aided Design, CAD) используется проектировщиками при разработке новых изделий и технико-экономической документации.

Система автоматизированного проектирования реализует информационную технологию выполнения функций проектирования, представляет собой организационно-техническую систему, предназначенную для автоматизации процесса проектирования, состоящую из персонала и комплекса технических, программных и других средств автоматизации его деятельности. Также для обозначения подобных систем широко используется аббревиатура САПР. Первая советская/российская система автоматизированного проектирования была разработана в конце 80-х годов XX века рабочей группой Челябинского политехнического института, под руководством профессора Кошина.

  • Планирование и увязка отдельных элементов плана с использованием ЭВМ — Computer-Aided Process Planning (CAPP), автоматизированная технологическая подготовка производства — это программные продукты, помогающие автоматизировать процесс подготовки производства, а именно планирование (проектирование) технологических процессов.

Автоматизация какого-либо технологического процесса (АСУ ТП) слагается из следующих элементов: автоматизация контроля, регулирования и защиты.

Автоматизация контроля — обеспечивает систематическое наблюдение за ходом процесса при помощи указывающих самопишуших регистрирующих приборов.

Автоматизация управления процессом заключается в автоматическом пуске, останове, изменении скорости и реверсировании механизмов с требуемой последовательностью. Автоматизация управления часто сопровождается блокировкой, которая на допускает неправильных операций.

Автоматизация регулирования осуществляет рациональное протекание процесса в функции технологических параметров с заданной точностью, недостижимой при регулировании вручную. Таково, например, автоматическое регулирование температуры пресс-форм в трикотажном или меховом производстве.

Классификация электроприводов

Основные группы оборудования, в которых используются автоматизированные электрические приводы:

1) для физической и химической переработки веществ и содержащие энергоемкие однодвигательные электроприводы
с продолжительным режимом работы (насосы, мельницы, дефибреры, смесители, центрифуги);
2) металло-, дерево- и камнеобрабатывающие станки;
3) прокатное, кузнечное, прессовое и штамповочное металлургическое оборудование;
4) резательное (гильотинные, барабанные летучие ножницы, дисковые и ленточные пилы, резательные станки);
5) горнодобывающие (роторные и ковшовые экскаваторы, угледобывающие машины, буровое оборудование и др.);
6) предназначенное для транспортирования и обработки гибких материалов;
7) промышленные роботы и манипуляторы;
8) транспортное и подъемно-транспортное оборудование (краны, транспортеры, конвейры, лифты);
9) контрольно-испутытальное (измерительные машины, испытательные стенды и т.п. );
10) мониторинговое (телевизионые системы наблюдения за техпроцессом, телескопы, радиотелескопы, оптические
системы космического наблюдения и прочие)

В каждой группе выделяются типовые функциональные модули-агрегаты, для которых формируется библиотека
программных моделей и программных блоков, реализующих алгоритмы управления. Наиболее востребована автоматизация в машиностроении в военно-промышленном комплексе.

Классификация по степени автоматизации

В разомкнутом электроприводе — все внешние возмущения выходят на выходную координату. Другими словами, разомкнутый привод не может избежать влияния внешних возмущений: все изменения которых отражаются на его работе. По этой причине он не обеспечивает высокого качества регулирования координат, хотя и отличается в то же время простой схемой. Их обычно используют для торможения, пуска и реверса двигателя.

Замкнутый электропривод, как и любая система автоматического регулирования, может быть реализован по принципу отклонения с использованием обратных связей или по принципу компенсации внешнего возмущения. Отличительным признаком замкнутых систем является полное или частичное устранение влияния внешнего возмущения на регулируемую координату привода. Поэтому этот вид привода обеспечивает более качественное управление движением исполнительного органа рабочей машины, также его схемы являются более сложными.

Все виды применяемых в замкнутом электропривода обратных связей делятся на положительные / отрицательные, линейные / нелинейный, жесткие /гибкие.

У положительной сигнал складывается с задающим сигналом, а у отрицательной обратной связи сигнал направлен встречно.
Жесткая характеризуется тем, что она действует и в установившемся и в переходном режиме.
Гибкая — только в переходных режимах и служит для обеспечения требуемого их качества.
В линейной — пропорционально зависит регулируемая координата и сигнал обратной связи, в то время как в нелинейной связи такая зависимость не прослеживается.

В зависимости от вида регулируемой координаты в электроприводе используются все названные выше связь по скорости, положению, току, напряжению, магнитному потоку и др.

Автоматизиция производства включает автоматизацию информационных и предметных потоков.

Автоматизация предметных потоков — осуществляется с применением автоматических транспортных систем, автоматических складов и накопителей, устройств.

Уровни автоматизации

Различают нижнийполевой — уровень мониторинга производственных процессов.
К нему относятся исполнительные механизмы и датчики, автоматические анализаторы и сама полевая сеть,
соединяющая контроллер с полевыми приборами (если в них встроен микропроцессор) или контроллер с выносными
блоками ввода- вывода.

Срединный уровень — автоматического контроля, сюда относятся микропроцессорные средства автоматизации: контроллер и сетевые комплексы контроллеров, промышленная сеть, сетевой комплекс контоллеров, распределенная система управления или программно-технологический комплекс — сетевой комплекс контроллеров с рабочими станциями.

Верхний уровень — информационный уровень управления — уровень автоматизированного наблюдения за ходом
технологического процесса и управляющих воздействий.

На верхнем — информационном уровне управления производственным объектом — уровне автоматизированного наблюдения за ходом технологического процесса и управляющих воздействий

работает оператор и находятся следующие средства:


рабочая станция оператора — практически это тот или иной персональный компьютер в обычном или
промышленном исполнении с одним или несколькими мониторами, с клавиатурой и/ или мышью,
реализующими связь оператора с контроллерами.

информационная сеть — сеть соединяющая рабочие станции между собой и сервером, имеющаяч выход на
корпоративную сеть предприятия.

сервер — содержит текущую или историческую базы данных компьютера. При клиент-серверной структуре ПТК
через него реализуется связь контроллеров с рабочими станциями операторов.

программное обеспечение систем:

1) основные компоненты программного обеспечения системы — операционные системы рабочих станций и
операционные системы контроллеров

2) SCADA — программа — находящаяся в рабочей станции программа человеко-машинного интерфейса,
связывающая рабочую станцию оператора с контроллерами.

Она обеспечивает оператора всей текущей информацией о состоянии системы и преобразовывает команды
оператора в управляющие сигналы, направленные к конкретным средствам.

3) технологические языки контроля и управления — для программирования контроллеров.

4) библиотке типовых модулей — совокупность отдельных программных модулей, обычно занесенных в постоянную память контроллеров, из которых и создаются типовые функции контроля.

5) автоматизированная система управления тех. процессом — АСУ ТП. Это современная система контроля и управления производственным объектом, состоящая из перечисленных технических и программных средств нижнего среднего и верхнего уровней управления и взаимодейсвующих с ними операторов.и т.п.

Просмотров: 5224 | Дата публикации: Понедельник, 20 июня 2020 07:44 |

Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов

Информация по профилю

Направление 140400: профиль «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов».

Основные виды деятельности выпускника (кого готовят) что может выпускник

Выпускники могут работать инженерно-техническими работниками, занятыми проектированием, пуско-наладкой, эксплуатацией электротехнического оборудования и систем автоматического управления, реализованных на современной элементной базе (промышленные компьютеры, программируемые логические контролеры, микроконтроллеры, сервоприводы, преобразователи частоты, и т.п.). Кроме этого они могут работать руководителями трудовых коллективов.

Основные специальные дисциплины

  • Промышленная автоматика и информатика
  • Электрический привод
  • Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов
  • Силовая преобразовательная техника
  • Теория автоматического управления
  • Микропроцессорные средства
  • Математическое моделирование и оптимизация систем управления
  • Автоматизация типовых технологических процессов и промышленных установок
  • Автоматизация проектирования систем управления

Возможные сферы деятельности выпускников

Выпускники работают практически во всех отраслях промышленности (нефтегазовой, авиакосмической, машиностроительной, автомобилестроительной, металлургической, пищевой), на железнодорожном, речном и морском транспорте, муниципальном и сельском хозяйстве, в научно-исследовательских институтах и конструкторских бюро, в том числе руководителями частных предприятий, занимающихся энергосбережением, автоматизацией и информатизацией технологических объектов и производств.

Лаборатория электромеханических систем Кафедра «Микропроцессорные средства автоматизации» Электротехнический факультет

Контактная информация:

Адрес: 614013, г. Пермь, ул. Профессора Поздеева, д.7, ауд. 05

Телефон/факс: +7 (342) 2-391-821

Руководитель центра: заведующий кафедрой МСА, доцент, к.т.н. Петроченков А.Б.

Основные направления научных исследований:

а) исследование электромеханических свойств различных электрических машин, а именно: машин постоянного тока, асинхронных, синхронных, трансформаторов, а также специальных машин;

б) математический анализ, моделирование и экспериментальное испытание электрических машин и электрического привода с целью определения свойств, параметров и характеристик электромеханических систем управления;

в) синтез и анализ микропроцессорных систем управления электроприводом постоянного и переменного тока.

Перечень оказываемых услуг:

а) Проектирование программно-аппаратного обеспечения для микропроцессорных систем управления с электроприводом постоянного и переменного тока.

б) Проведение курсов повышения квалификации по настройке, наладке и программированию преобразователей частоты и микроконтроллеров управления для электроприводом переменного тока.

Оборудование лаборатории:

а) Лабораторный комплекс «Электрические машины и электропривод»

Лабораторный комплекс предназначен для экспериментального исследования характеристик электрических машин и электропривода в установившихся и переходных режимах.

В состав комплекса входят два лабораторных стенда со следующими модулями:
− трехфазный источник питания;
− источник питания машины постоянного тока;
− тиристорный преобразователь / регулятор;
− преобразователь частоты;
− активная нагрузка;
− трехфазная трансформаторная группа;
− блок мультиметров;
− указатель частоты вращения;
− измеритель мощностей;
− блок датчиков тока и напряжения;
− блок ввода /вывода цифровых сигналов;
− реостат для цепи ротора машины переменного тока;
− реостат возбуждения машины постоянного тока;
− электромашинный агрегат;
− персональный компьютер.

б) Лабораторный комплекс «Электрические машины и электропривод»

Лабораторный стенд «Электрические машины и электропривод» предназначен для исследования электромеханических свойств различных электрических машин (машин постоянного тока, асинхронных, синхронных, трансформаторов, а также специальных машин), нахождения и устранения неисправностей в несложных электрических схемах электромеханических систем, расчета статических характеристик, переходных процессов и нагрузочных диаграмм электроприводов, расчета энергетических показателей электромеханических систем.

В состав лабораторного комплекса входят 5 лабораторных стендов.

  • 1) Лабораторный стенд «Трансформаторы»

В состав стенда включены:

модуль «Питание» обеспечивает подачу трехфазного напряжения 220В, измерение электрических параметров трехфазной сети с помощью измерителя мощности, а также предназначен для защиты комплекса от режима короткого замыкания;
модуль «Автотрансформатор» содержит мнемосхему автотрансформатора с выведенными концами обмоток, контактор и цифровой вольтметр переменного тока;
модули «Трансформатор 1» и «Трансформатор 2» содержат мнемосхемы исследуемых трехфазных трансформаторов с выведенными концами обмоток, а также цифровые вольтметры переменного тока;
модуль «Выключатель» содержит мнемосхему контактора с кнопками «Пуск» и «Стоп»;
модуль «Нагрузка» содержит переключатель для изменения ступеней трехфазной активной нагрузки, а также амперметры переменного тока;
модуль «Измерительный» предназначен для измерения переменного напряжения с помощью цифровых вольтметров. Предел измерений 0…400В;
модуль «Измеритель мощности» предназначен для измерения электрических параметров трехфазной сети переменного тока.

  • 2) Лабораторный стенд «Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором – Генератор постоянного тока»
  • 3) Лабораторный стенд «Асинхронный двигатель с фазным ротором – Генератор постоянного тока»
  • 4) Лабораторный стенд «Синхронный двигатель –Генератор постоянного тока»

Стенды 2, 3, 4 включают в себя:

электромашинный агрегат и «модуль силовой». Агрегат содержит асинхронный (синхронный) двигатель, двигатель/генератор постоянного тока независимого возбуждения и импульсный датчик скорости. Модуль силовой упрощает подключение силовых цепей двигателей и датчика скорости. Также на силовом модуле осуществляется введение добавочных сопротивлений в цепи якоря машины постоянного тока и ротора асинхронной машины. Модуль силовой содержит датчики тока и напряжения, а также цифровые индикаторы измерений.
При исследовании машин постоянного тока асинхронный (синхронный) двигатель выступает в качестве нагрузочной машины, и, наоборот, – при исследовании машин переменного тока нагрузочной служит машина постоянного тока.Применение импульсного датчика скорости позволяет получить как аналоговый сигнал скорости, так и импульсный сигнал.
модули питания предназначены для защиты стенда от режима короткого замыкания и обеспечивают подачу трехфазного напряжения 380В, однофазного напряжения 220В и низковольтных напряжений питания ?15В, +5В.
модули силовых преобразователей (модуль тиристорного преобразователя и модуль преобразователя частоты). Эти модули обеспечивают подачу силовых регулируемых напряжений постоянного и переменного токов на электродвигатели, регулирование частоты вращения, поддержание неизменных значений моментов двигателей.
измерительные модули (измеритель мощности и ввода/вывода) позволяют:
• выполнить измерение цифровым прибором параметров переменного тока (U, I, f, P, Q, cos?);
• с помощью платы аналогового ввода–вывода наблюдать и осциллографировать сигналы постоянного и переменного токов (до 8 аналоговых входных сигналов);
• для наблюдения за силовыми напряжениями и токами в ряде модулей установлены датчики тока и напряжения, обеспечивающие гальваническую развязку цепей и приведение уровней выходных напряжений к напряжениям ?10В.
персональный компьютер предназначен для наблюдения, осциллографирования, регистрации статических и динамических сигналов (до 8 каналов) с частотами до 1 кГц. Используется программное обеспечение DeltaProfi.
Для управления комплексом в автоматическом и полуавтоматическом режимах и для построения фазовых характеристик используется программа DeltaProfi.

  • 5) Лабораторный стенд «Синхронный генератор – Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором».

Стенд включает в себя:

электромашинный агрегат и модуль «Электрические машины». Агрегат содержит синхронный генератор, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и импульсный датчик скорости. Модуль «Электрические машины» упрощает подключение силовых цепей электрических машин и датчика скорости. Также в модуле «Электрические машины» установлены источник тока, предназначенный для питания обмотки возбуждения синхронного генератора и преобразователь частоты, предназначенный для питания асинхронного двигателя.
Применение импульсного датчика скорости позволяет измерять частоту вращения электрических машин.
модуль «Сеть/Нагрузка» предназначен для подачи трехфазного напряжения 380В и подключения активной нагрузки синхронного генератора, а также для тепловой защиты комплекса и защиты от режима короткого замыкания.
модуль «Синхронизация/Измерения» предназначен для синхронизации синхронного генератора с сетью и измерения параметров цепей переменного тока.

в) Лабораторный комплекс «Механотроника. Микропроцессорные системы управления электроприводом»

Лабораторный комплекс предназначен для выполнения лабораторных работ по курсам: «Микропроцессорные системы управления электроприводом», «Системы управления электроприводами», «Автоматизация технологических процессов», «Проектирование систем управления».

В состав комплекса входит три лабораторных стенда:

  • 1) Стенд тип 1 «Отладочный комплект разработчика систем управления электродвигателями с агрегатом АД-ДПТ» включает в себя:

– двухинверторный комплект типа MCB-04 с процессорной платой MChip-176 (напряжение питания силовой части 220 В, выходной ток 15 А, процессор DSP с плавающей запятой TMS320F28335, есть возможность подключения инкрементного энкодера, есть возможность загрузки программы и связи с ПК по интерфейсам USB и RS-232, есть возможность сброса энергии на тормозной резистор);
– агрегат из спаренных асинхронного двигателя (3 фазы, 220 В) и двигателя постоянного тока F5539 (24 В) с энкодером с разрешением 500 дискрет/оборот; мощность 40 Вт;
– ноутбук DNS с диагональю экрана 15”;
– источник питания комплектов.
Все компоненты за исключением ноутбука размещены в металлическом шкафе.

  • 2) Стенд тип 2 «Отладочный комплект разработчика систем управления электродвигателями с агрегатом БДПТ-ДПТ» включает в себя:

– двухинверторный комплект типа MCB-04 с процессорной платой MChip-176 (напряжение питания силовой части 220 В, выходной ток 15 А, процессор DSP с плавающей запятой TMS320F28335, есть возможность подключения инкрементного энкодера, есть возможность загрузки программы и связи с ПК по интерфейсам USB и RS-232, есть возможность сброса энергии на тормозной резистор);
– агрегат из спаренных синхронного двигателя FL57BLS02 (3 фазы, 36 В) мощностью 92 Вт и двигателя постоянного тока F5539 (24 В) с энкодером с разрешением 500 дискрет/оборот; мощность двигателя 40 Вт;
– ноутбук DNS с диагональю экрана 15”;
– источник питания комплектов.
Все компоненты за исключением ноутбука размещены в металлическом шкафе.

Внешний вид лабораторных стендов тип 1 и тип 2

  • 3) Стенд тип 3 «Стенд управления электродвигателями с электромашинным агрегатом АДКЗР-ДПТ и датчиком момента» включает в себя:

– стенд электрический, смонтированный на столе;
– стенд электромеханический нагрузочный (агрегат).
Стенд электрический содержит:
– блок питания (преобразователь напряжения) двигателя постоянного тока;
– блок питания (преобразователь частоты) асинхронного двигателя;
– блок тормозных резисторов;
– блок фильтра;
– блоки электрических измерений (2 шт.) для двигателя постоянного тока и асинхронного двигателя;
– блок цифровой индикации крутящего момента силы и скорости вращения;
– моноблок с диагональю экрана 21,5”.
Стенд электромеханический нагрузочный содержит:
– электродвигатель постоянного тока 4ПБ(О)112М мощностью 2,2 кВт;
– асинхронный электродвигатель АИР90 L4 мощностью 2,2 кВт и синхронной скоростью 1500 об/мин.;
– датчик крутящего момента силы TRB-5K;
– инкрементный датчик обратной связи с разрешением 2500 дискрет/оборот.
Учебный стенд предусматривает возможность взаимного нагружения двигателей. Для обеих машин использованы преобразователи с возможностью реализации режима динамического торможения (со сбросом энергии на тормозной резистор).
Преобразователи имеют возможность программирования в среде блочного программирования с изменением структуры и параметров системы управления электроприводом. Также преобразователи имеют возможность управления по стандартным аналоговым и цифровым интерфейсам (RS-485 и RS-232).
Встроенное программное обеспечение для блоков питания электродвигателей обеспечивает:
– управление асинхронным электродвигателем (с обратной связью и без обратной связи);
– управление двигателем постоянного тока с (обратной связью и без обратной связи);
– формирование произвольной механической характеристики нагрузки в функции скорости вращения;
– возможность изменения структуры и параметров программного обеспечения через визуальную среду разработки программ MexBIOS Development Studio.

Внешний вид лабораторного стенда

Нашли ошибку на сайте? Выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl + Enter.

Каждый электрик должен знать:  Виды и типы схем и их назначение
Добавить комментарий
Название: по курсу «Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов» «Автоматизация технологических процессов
Раздел: Остальные рефераты
Тип: реферат Добавлен 01:58:28 17 апреля 2012 Похожие работы
Просмотров: 1780 Комментариев: 6 Оценило: 0 человек Средний балл: 0 Оценка: неизвестно Скачать