2.1 Описание функциональной и структурной схемы системы

Стенд состоит из двух модулей роликовой установки для левого и правого колеса, стойки управления, содержащей ПЭВМ и силовые электрические элементы (силовая панель), светофора или информационного табло и датчика усилия.

Роликовая установка измеряет массу диагностируемой оси и приводит в движение колеса этой оси для измерения тормозной силы.

Рис. 2.1 Функциональная схема стенда

В соответствии с требованиями, описанными выше, разработанная система автоматизации должна реализовать следующие функции:

1. Прием сигналов от датчиков состояния технологического процесса

2. Выдавать управляющие сигналы на исполнительные механизмы

3. Осуществлять самодиагностику технического состояния технических средств

Для реализации заданных функций используем систему, имеющие три уровня:

Для реализации подобных функций создадим систему управления со следующей структурой:

Уровень 1: средства КИПиА и преобразователи частоты.

Уровень 2: уровень контроллеров и модулей ввода/вывода.

Уровень 3: уровень человеко-машинного интерфейса.

При проектировании испытательных стендов, как правило, считается, что подача оборудования к месту проведения испытаний осуществляется автоматически. Однако это не тривиальная задача.

Рассмотрим процесс выбора преобразователя частоты для двигателя, Осуществляющего транспортировку объекта испытаний к месту контроля.

В качестве такого двигателя в настоящее время используется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Таблица 1. Параметры существующего двигателя

Выбор коммутационной аппаратуры

Выбор коммутационной аппаратуры заключается в выборе:

1) выбор контактора КМ1;

2) выбор промежуточных реле.

Выбор контактора

Сформируем требования к контактору:

1) Напряжение питания катушки Uпит.=210 - 250 В, 50Гц.

2) Наличие 1-го нормально замкнутого контакта, 1 нормально -открытого контакта..

3) Номинальный ток контактов больше номинального тока двигателя.

Выбираем контактор типа 3RT1034-1AP04 фирмы Siemens. Его характеристики приведены в таблице8.

Таблица 3 Характеристики контактора 3RT1034-1AP04.

Выбор промежуточных реле

Выбираем промежуточные реле типа «Релейный модуль PLC RSC 24DC/21(номер по каталогу 2966171).

Характеристики реле приведены в таблице 5.

Таблица 4 Характеристики релейного модуля PLC RSC

Для управления данным электродвигателем будем использовать преобразователь типа Sinamics S120. Данный преобразователь имеет модульную конструкцию (в терминах фирмы-производителя Book-size):

– Модуль управления CU320, заказной номер 6SL3040-0MA00-0AA1.

– Модуль выпрямителя (в данной работе используется активный модуль выпрямления, который позволяет осуществлять рекуперацию энергии в сеть), заказной номер 6SL3130-7TE21-6AA3.

– Модуль двигателя, заказной номер 6SL3120-1TE13-0AA3.

Настройка преобразователя может выполняться как с помощью панели BOP, так и при помощи персонального компьютера и соответствующего программного обеспечения STARTER.

Выбор данного преобразователя осуществлялся под электродвигатель при помощи специализированного программного обеспечения SIZER фирмы Siemens (данный выбор может также быть осуществлен по каталогу, главный критерий выбора - номинальный ток электродвигателя).

К достоинствам данного преобразователя следует отнести его возможность работы с как с асинхронными, так и синхронными электродвигателями.

Структура управления преобразователя для двигателя стандартная: состоит из двух контуров - контур тока и контур скорости. Контур скорости замыкается по датчику обратной связи, установленном на двигателе. Контур тока подчинен контуру скорости. Определение выходного тока осуществляется встроенной системой управления преобразователя.

Для данного преобразователя производитель использует такие термины, такие как тип управления Vector и тип управления Servo. В случае использования в системах управления станками, а также для управления высокоточным оборудованием необходимо использовать режим «Сервоуправление». На рис. 2.2 представлена компоновка данного преобразователя на монтажной панели.

Для снижения помех на питающую сеть (для обеспечения электромагнитной совместимости), а также для обеспечения рекуперативного торможения, данный преобразователь оснастим активным блоком питания типа 6SL3130-7TE21-6AA3: QF1-вводной автоматический выключатель; КМ1 - главный контактор; GV1 - блок питания электроники 220В АС/24В DC; A2.1 - модуль управления; А2.2. - модуль выпрямления; А2.3 - двигательный модуль

Рис. 2.2. Размещение модулей для двигателя главного привода на монтажной панели