Гусев Н.В., Ляпушкин С.В., Коваленко М.В. Автоматизация технологических комплексов и систем в промышленности

Подождите немного. Документ загружается.

Основные характеристики преобразователя частоты

Danfoss VLT® AutomationDrive FC 300 (рис. 2.29)

Рис. 2.29. Изображение преобразователя частоты

Danfoss VLT

AutomationDrive FC 300

Номенклатура продукции

0,25…37 кВт (200…240 В);

0,37…800 кВт (380…500 В);

37 кВт – 1,2 МВт (525…690 В)

Корпуса

Привод отвечает требованиям класса защиты корпуса/шасси IP 20.

Дополнительно обеспечивается класс защиты IP21/NEMA 1,

IP55/NEMA 12, IP 54/NEMA12 или IP66 NEMA 4x.

Интеллектуальный логический контроллер

В стандартной комплектации VLT

AutomationDrive предусмотре-

на функция безопасного останова, пригодная для установок категории 3

в соответствии с требованиями стандарта EN 954-1. Эта функция пре-

дотвращает самопроизвольный запуск привода.

Техника безопасности

В стандартной комплектации VLT

AutomationDrive предусмотре-

на функция безопасного останова, пригодная для установок категории 3

в соответствии с требованиями стандарта EN 954-1. Эта функция пре-

дотвращает самопроизвольный запуск привода.

141

Панель местного управления (LCP) с «горячим» подключением

Панель местного управления можно подсоединять и отсоединять,

не прерывая работы. Настройки легко переносятся с одного привода на

другой с помощью панели управления или компьютера, на котором ус-

тановлено соответствующее программное обеспечение.

Интеллектуальное управление теплоотводом

Охлаждение может быть организовано двумя способами, каждый

из которых имеет свои преимущества. Принудительное конвекционное

охлаждение: вентилятор направляет холодный воздух на ребра охлаж-

дения алюминиевого корпуса для отвода тепла. Канал легко чистится

без риска повреждения электроники. «Холодная плита»: внешнее охла-

ждение через заднюю панель алюминиевого корпуса. Воздуховод: воз-

дух, подаваемый из помещения поста управления или извне, охлаждает

теплоотвод без конт

акта с электронными элементами.

Принадлежности

В зависимости от потребностей для VLT AutomationDrive FC 302

предусмотрен широкий выбор вспомогательных устройств. Дополни-

тельные сведения см. в инструкции по эксплуатации.

Дополнительные устройства

Дополнительные устройства для шин связи, синхронизации, поль-

зовательских программ и т. п., поставляются готовыми к установке.

Дополнительные средства отображения

Графическая панель местного управления (LCP102).

Цифровая панель местного управления (LCP101).

Комплект для монтажа панели местного управления.

Дополнительные устройства

Плата внешнего источника питания 24 В.

Дополнительные шины Fieldbus

PROFIBUSDPV1 (MCA 101).

Profisafe-Stop (MCA 103).

DeviceNet (MCA 104).

CANOpen (MCA 105).

EtherNet IP (MCA 121).

Дополнительные устройства ввода/вывода

Модуль ввода/вывода общего назначения (MCB 101).

Вход датчика положения (MCB 102).

Вход резольвера (MCB 103).

Дополнительный модуль реле (MCB 105).

142

Защищенный модуль ввода/вывода ПЛК (MCB 108).

Плата термистора PTC (MCB 112).

Дополнительные устройства для управления перемещением

Модуль управления перемещением (MCO 305).

Модуль управления синхронизацией (MCO 350).

Модуль управления позиционированием (MCO 351).

Центрирующее наматывающее устройство (MCO 352).

Тормоз

Тормозные резисторы.

Монтажные приспособления и шасси для резисторов.

Фильтры

Фильтр гармоник (AHF005/010MCE).

Синусоидальные фильтры (MCC 101).

Фильтр dU/dt (ограничения нарастания напряжения).

Прочие принадлежности

1 монтажный комплект IP21/NEMA. Разъем адаптера Profibus типа

Sub-D9. Развязывающая панель для кабелей Fieldbus. Кабель USB для

подключения к компьютеру

2.2.4. Пример подключения модуля MCO-305

к преобразователю частоты VLT® AutomationDrive

фирмы Danfoss

Модуль расширения MCO-305 подключается к шине преобразова-

теля частоты внутри его корпуса. Пример инсталляции модуля расши-

рения показан ниже, на рис. 2.30.

Интегрированный программируемый Motion Controller для FC301

и FC302. MCO-305 оптимизирован для задач синхронизации (электрон-

ный редуктор), позиционирования, CAM-контроллер (рис. 2.31).

143

Рис. 2.30. Изображение модуля расширения MCO-305

и примера инсталляции в корпус преобразователя частоты

Рис. 2.31. Пример системы управления

с подключенным модулем MCO-305

Разработка прикладных программ для MCO-305 и конфигурирова-

ние/ввод в эксплуатацию осуществляются с помощью программного

пакета, интегрированного в VLT Motion Control Tools MCT 10. Про-

граммный пакет включает редактор с примерами программ, редактор

CAM-профиля, а также функции «test-run» и «осциллографа» для опти-

144

мизации контроллера. MCO-305 поддерживает программирование под

управлением событий, используя язык структурно-текстового програм-

мирования, разработанный специально для таких приложений.

Базовые функции модуля:

 Функция выхода в ноль (Home).



Абсолютное и относительное позиционирование.



Программные и аппаратные конечные выключатели.



Синхронизация скорости, положения и по метке.



CAM-управление (электронный кулачок).



Функция виртуального мастера для синхронизации нескольких

ведомых приводов.



On-line настраиваемое передаточное отношение.



On-line настраиваемое смещение.



Определение прикладных параметров, доступных через панель

локального управления FC 300.



Доступ на Чтение/Запись всех параметров FC 300.



Приём и передача данных по интерфейсу полевой шины (при

наличии Field-bus опции).



Обработка прерываний по различным событиям: дискретный

вход, позиция, данные Field-bus, изменение параметра, изменение ста-

туса и времени.



Вычисления, сравнения, обработка битов и логические функции.



Условные и безусловные переходы.



Инструмент графической оптимизации ПИД-регуляторов.



Отладчик программ.

Контуры регулирования MCO-305

MCO-305 имеет ПИД (Пропорционально, Интегрально, Дифферен-

циальный) контроллер для управления позиционированием на основе

сигналов обратной связи по положению. ПИД контроллер MCO 305

управляет позиционированием во всех режимах, кроме синхронизации

скорости, где управляет скоростью. FC 300 – это «усилитель» в контуре

управления MCO-305, и таким образом должен быть оптимизирован

к подключенному двигателю и нагрузке перед настройкой ПИД контрол-

лера MCO 305. Преобразователь частоты может работа

ть как в открытом,

так и в замкнутом контуре внутри контура управления MCO-305

(рис. 2.32, 2.33):

145

Рис. 2.32. Структура контура регулирования положения

Рис. 2.33. ПИД-регулятор с блоками скоростной компенсации

Типовые примеры применения плат расширения MCO-305

Синхронизация используется в приложениях, где 2 и более валов

должны следовать друг за другом по скорости или по положению (сле-

дящий привод). Это может быть простая система ведущий-ведомый

(master-slave), где ведомый привод следует за скоростью или положени-

ем ведущего привода, или это может быть мультиосевая система, где

несколько ведомых приводов следуют за скоростью или положением

общего привода-мастера. Электронная синхрон

изация намного гибче,

чем механический вал, ремень или цепь, т. к. коэффициент передачи

(передаточное отношение) и смещение могут настраиваться прямо во

время работы. Скорость и положение ведомого привода управляются на

основании сигнала энкодера ведущего привода.

Во время синхронизации ведомый привод всё время ограничивает-

ся мак

симальной скоростью и ускорением/торможением. В дополнение

ограничивается величина отклонения скорости ведомого от скорости

ведущего (рис. 2.34).

MCO-305 обеспечивает три основных типа синхронизации:

1) синхронизацию скорости;

2) синхронизацию положения;

3) синхронизацию по метке.

146

Рис. 2.34. Пример управления технологическим процессом

на базе функции синхронизации

Обычно термин позиционирование для привода означает переме-

щение вала в заданное положение. Для того чтобы получить точное по-

зиционирование, необходимо использовать замкнутый по положению

контур регулирования.

Процедура позиционирования с контроллером замкнутого контура

требует следующего: задания скорости, ускорения, торможения и за-

данного положения; профиль скорости рассчитывается на основании

актуального значения положения вала (сигнал обратной связи от энко-

дера) и вышеупомянутых п

араметров; вал вращается согласно рассчи-

танному профилю скорости до того, как будет достигнуто заданное по-

ложение.

Типичные приложения, где требуется точное позиционирование:

– паллетизёры, например для укладки коробок на паллету;

– координатные столы, например наполнение материала в поддоны

на вращающемся столе (рис. 2.35);

– конвейеры, например, где материал ре

жется по длине.

– подъёмники, например, остановки лифта на различных уровнях.

MCO-305 обеспечивает три основных типа позиционирования:

1) абсолютное;

2) относительное;

3) по метке (конечному выключателю).

147

Рис. 2.35. Пример управления технологическим процессом

на базе функции позиционирования

148

Глава 3

ДАТЧИКИ

3.1. Общие сведения о датчиках

В системах автоматики датчик предназначен для преобразования

контролируемой или регулируемой величины (параметра контролируе-

мого объекта) в выходной сигнал, более удобный для дальнейшего дви-

жения информации, поэтому датчик нередко называют преобразовате-

лем, хотя этот термин является слишком общим, т. к. любой элемент ав-

томатики и телемеханики, имея свой вход и выход, является в той или

иной мере преобразователем.

В простейшем случае датчик осуществляет только одно преобразо-

вание У = Т(Х), например: си

лы в перемещение (в пружине) или темпе-

ратуры в электродвижущую силу (в термоэлементе) и т. п. Такой вид

датчиков называют «датчики с непосредственным преобразованием».

Однако в ряде случаев не удается непосредственно оказать воздей

ствие

входной величины Х на необходимую выходную величину У (если такая

связь неудобна или она не дает желаемых качеств). В этом случае осу-

ществляют последовательные преобразования: входной величиной Х

воздействуют на промежуточную 1, а величиной 1 – на необходимую

выходную величину У:

);(

XfZ 

)(

ZfY



В результате получается функция, связывающая Х с У, –

)()]([

XFXffY



Число таких последовательных преобразований может быть

и больше двух, и в общем случае функциональная связь У с Х может

проходить через ряд промежуточных величин:

)())]}(({...[

XFXfffY



Датчики, имеющие такие зависимости, называются датчиками

с последовательным преобразованием. Входная часть таких датчиков на-

зывается воспринимающим органом, выходная – исполнительным орга-

ном. Все остальные части называются промежуточными органами.

В датчике с двумя преобразованиями промежуточные органы отсутству-

ют, в нем имеются только воспринимающий и исполнительный органы.

Нередко один и тот же конструктивный элемент выпо

лняет функции не-

скольких органов. Например, упругая мембрана выполняет функцию

воспринимающего органа (преобразование давления в силу) и функцию

исполнительного органа (преобразование силы в перемещение).

149

Классификация датчиков. Исключительное многообразие датчи-

ков, применяемых в современной автоматике, вызывает необходимость

их классификации. В настоящее время известны следующие типы дат-

чиков, которые наиболее целесообразно классифицировать по входной

величине, практически соответствующей принципу действия (табл. 3.1):

Таблица 3.1

Наименование датчика Входная величина

Механический перемещение твердого тела

Электрический электрическая величина

Гидравлический перемещение жидкости

Пневматический перемещение газа

Термический тепловая

Оптический световая величина

Акустический звуковая величина

Радиоволновой радиоволны

Ядерный ядерные излучения

Ознакомление со всеми этими датчиками возможно только в спе-

циальных работах, посвященных датчикам. В данном пособии рассмат-

риваются наиболее распространенные датчики, у которых хотя бы одна

из величин (входная или выходная) – электрическая.

Электрические датчики, в зависимости от принципа производимого

ими преобразования, делятся на два типа – модуляторы и генераторы.

У модуляторов энергия входа воздействует на вспомогательную

электрическую цепь, изменяя ее пар

аметры и модулируя значение и ха-

рактер изменения тока или напряжения от постороннего источника

энергии. Благодаря этому одновременно усиливается сигнал, поступив-

ший на вход датчика.

Наличие Постороннего источника энергии является обязательным

условием работы датчиков-модуляторов (рис. 3.1). Модуляция осущест-

вляется с помощью изменения одного из трех п

араметров – омического

сопротивления, индуктивности и емкости. В соответствии с этим разли-

чают группы омических, индуктивных и емкостных датчиков.

Каждая из этих групп может делиться на подгруппы. Так, наиболее

обширная группа омических датчиков может быть разделена на под-

группы: тензорезисторы, потенциометры, терморезисторы, фоторези-

сторы. Ко второй подгруппе относятся варианты индук

тивных датчи-

ков, магнитоупругие и трансформаторные. Третья подгруппа объединя-

ет различного типа емкостные датчики.

150