Модернізація системи керування електропривода стаціонарного роторного вагоноперекидача

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЗАПОРІЗЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Фізико-технічний інститут, електротехнічний факультет

Дипломна робота

на тему Модернізація системи керування електропривода стаціонарного роторного вагоноперекидача на

Виконав:

Д,В. Прилипко

Керівник

А.В.Пірожок

2013 - 2014 року



РЕФЕРАТ

ПЗ: 89 с., 20 рис., 17 табл., 1 додаток, 16 джерел.

Об'єкт дослідження - електропривод стаціонарного ротоного вагоноперекидача ПАТ ЕВРАЗ ДЗМ ім Петровського.

Мета проекту - модернізація системи керування стаціонарного роторного вагоноперекидача на ПАТ ЕВРАЗ ДЗМ ім.Петровського.

Метод дослідження - розрахувати частотний перетворювач длястаціонарного роторного вагоноперекидача.

Система керування на стаціонарном роторном вагоноперекидачі застаріла й має низьку час работи та знос деталій . Запропонована модернізація системи керування улучшить,якщо ми включемо в процес праці перетворювач частоти . Модернізація дозволить не тільки збільшити процес роботи , а й знизити витрати на обслуговування та електроенергію.

МОДЕРНІЗАЦІЯ, ЕЛЕКТРОПРИВОД, ВАГОНОПЕРЕКИДАЧ, ЕЛЕКТРОДВИГУН, НАВАНТАЖУВАЛЬНА ДІАГРАМА, ПЕРЕТВОРЮВАЧ ЧАСТОТИ, СИСТЕМА РЕГУЛЮВАННЯ, ЕКОНОМІЧНА ЕФЕКТИВНІСТЬ, ОХОРОНА ПРАЦІ.



ЗМІСТ

ВСТУП

1. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ВРС-125 НА ПАТ ЕВРАЗ ДМЗ ІМ. ПЕТРОВСЬКОГО

1.1 Розташування обладнання на ділянки підготовки шихти

1.2 Будова вагоноперекидача ВРС-125

1.3 Опис технологічного процесу стаціонарного роторного вагоноперекидача

2. ВИБІР ЕЛЕКТРОПРИВОДА ВАГОНОПЕРЕКИДАЧА

2.1 Основні загально технічні й технологічні вимоги

2.2 Попередній розрахунок потужності двигуна

2.3 Зведення моментів опору та інерції до вала ротора двигуна

2.4 Перевірка обраного двигуна на перегрівання і перевантаження

2.5 Розрахунок статичних характеристик двигуна

2.6 Вибір перетворювач частоти

2.7 Розрахунок параметрів математичної моделі двигуна

3. РОЗРОБКА СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДА

3.1 Синтез регулятора швидкості

3.2 Обгрунтування вибору системи регулювання привода за схемою ПЧ-АД

3.3 Розрахунок системи ПЧ-АД

3.4 Моделювання електропривода в координатах U,V,0

4. СИНТЕЗ ДИСКРЕТНОЇ СХЕМИ ВУЗЛА КЕРУВАННЯ

4.1 Складання реалізованої циклограми

4.2 Синтез схема вузла керування

4.3 Реалізація ДЛСК роторного вагоноперекидача ВРС-125

5. ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ

5.1 Планування робіт зі створення розробки

5.2 Визначення витрат на розробку і проектування

5.3 Розрахунок капітальних та експлуатаційних витрат споживача

5.4 Визначення економічної ефективності проекту

6. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА У НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ

6.1 Заходи по забезпеченню безпеки

6.2 Заходи безпеки у надзвичайних ситуаціях

ВИСНОВКИ

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

ДОДАТОК



ВСТУП

Найбільш ефективний, з точки зору механізації розвантажувальних робіт, є прийом сипких рудних або горючих матеріалів із застосуванням вагоноперекидача. Вагоноперекидач є базовим елементом розвантажувальних комплексів теплових електростанцій, які працюють на вугіллі, коксохімічних виробництв, рудних дворів металургійних заводів, збагачувальних фабрик.

Склад сучасного розвантажувального комплексу:

- вагонотовкач;

- вагоноперекидач;

- дробильно-фрезерна машина;

- мостовий кран;

- над бункерна решітка;

- бункер трисекційний;

- живильник;

- спускний жолоб;

- конвеєр стрічковий похилий;

- система знепилювання типу «сухого туману»;

- система знепилювання циклонного типу;

- конвеєрні ваги;

- магнітний сепаратор (металоуловлювач);

- перевантажувальний жолоб;

- система керування розвантажувальним комплексом (СКРК) з людино-машинним інтерфейсом (HMI).

Машини, за допомогою яких вагони розвантажуються поворотом до положення, що забезпечує висипання вантажу, називають вагоноперекидачами. Залежно від способу перекидання розрізняють такі типи вагоноперекидачів :

- торцеві - з поворотом вагона щодо поперечної осі на кут 50-70° і висипанням вантажу через відкидні торцеву стінку вагона;

- роторні - з перекиданням вагона на кут 160-175° відносно поздовжньої осі, що проходить всередині контуру вагона, і висипанням вантажу по боковій стінці вниз;

- бічні - з перекиданням вагона на кут 160-180 ° навколо поздовжньої осі, що проходить поза його контуру, збоку і значно вище рівня шляху вагона, і з вивантаженням вантажу по боковій стінці вниз;

- комбіновані - з багаторазовим поворотом або нахилом вагона по черзі навколо поперечної і поздовжньої осей і з розвантаженням через дверний проріз.

За принципом обслуговування вантажного фронту всі вагоноперекидачі, крім комбінованих, бувають пересувні та стаціонарні, а комбіновані - тільки стаціонарні.

В Україні понад 90% вагоноперекидачів роторні стаціонарні з приводом через зубчасті вінці та безканатним механізмом затискачу вагона. Вони забезпечують вивантаження з 4-вісних та 6-вісних піввагонів поворотом їх на 170-175°. У порівнянні з іншими вагоноперекидачами роторні мають у декілька раз меншу потужність електропривода та найбільшу продуктивність (30 циклів на 1 годину), однак потребують заглиблених прийомних бункерів з відповідною системою конвеєрних ліній.

Зрозуміло, що конструкції вагоноперекидачів постійно поліпшуються. Основна перевага такого нового вагоноперекидача як ВРС-75 полягає в тому, що верхівка у нього відкрита, і вугілля, що змерзнуло, вивалюється з вагону повністю. А у старого верхівка була закрита, та при перекиданні вугілля надходить до лап та до вібраторів. При повертанні вагону до вихідного положення майже половина вугілля падала назад до вагону. Доводилося до п'яти раз перевертати цей вагон, поки не висипалося все вугілля. На новому вагоноперекидачі все вугілля висипається з першого разу, та якщо вугілля сухе, то на розвантаження вагону витрачається 2-3 хвилини. Повторних перекидань немає, і вагон залишається цілковито чистим. Завдяки цьому зростає продуктивність та пропускна здатність. Однак поки нові вагоноперекидачі встановлені далеко не на усіх енергетичних підприємствах, тому існує необхідність модернізації системи керування стаціонарного роторного вагоноперекидача.



1. ОПИС ТЕХНОЛОГІЧНОГО ПРОЦЕСУ ВРС-125 НА ПАТ ЕВРАЗ ДМЗ ІМ. ПЕТРОВСЬКОГО

1.1 Розташування обладнання на ділянки підготовки шихти

ВАТ «Дніпропетровський металургійний завод ім.Петровського» (рисунок 1.1) входить до числа провідних підприємств України з виробництва чавуну, сталі і прокату. Перша доменна піч заводу була задута в 1887 році.

Основне виробництво становлять доменний цех, киснево- конвертерний цех, прокатні цеха № 1 і 2, цех переробки металургійних відходів, фасонно-ливарний цех.

Завод виробляє: чавун переробний і ливарний; сортовий та фасонний прокат; рейки кранові, рудничні і трамвайні; прокат листовий гарячевальцьований; спецпрофілі для автомобільної промисловості; спецпрофілі для сільгоспмашинобудування; спецпрофілі для вугільної промисловості . Продукція заводу відповідає вимогам вітчизняних та міжнародних стандартів.

За останні роки на підприємстві засвоєно 30 нових видів прокату. Так, у 2000 році розпочато випуск трьох профілів для автомобіля БелАЗ, профілі ободів для безкамерних коліс, профіль передньої вісі автомобіля «Газель», кілька шахтних стійок.

Протягом усієї своєї історії завод тісно співпрацює з вченими. Чимало наукових розробок , що увійшли згодом в рядову практику на металургійних підприємствах, вперше були впроваджені на заводі ім.Петровського.

Сучасний металургійний завод з повним циклом має основні стадії виробництва - підготовчий і плавильний переділи, виробництво готової продукції (лист, сорт , труба , профіль і напівфабрикат).

Особливість виробництва металів - великий обсяг підготовчих робіт.

Це пов'язано з тим, що вміст корисних компонентів в видобутої руді становить від часток (нікель, кобальт та інші) до декількох одиниць (свинець, цинк та інші) і десятків (залізо та інші) відсотків.

Процеси збагачення за своїм цільовим призначенням можуть бути розділені на підготовчі, основні і допоміжні.

До підготовчих відносяться процеси подрібнення, грохочення і розділення, до основних - процеси власного збагачення за рахунок флотаційних, гравітаційних, магнітних і електричних властивостей матеріалів, допоміжні сприяють підвищенню ефективності основного виробництва і подальшої переробки отриманих продуктів (знепилення, зневоднення, сушіння й інші).

Всі підготовчі процеси об'єднані в єдину систему транспортувальних машин: конвеєрами, елеваторами, живильниками, гідротранспортом.

На заключних етапах дрібні шихтові матеріали піддаються збільшуванню в агломераційних і грудчастих машинах, а потім грудчасту шихту спрямовують до плавильних печей.

Рудний двір призначений для зберігання і попередньої переробки руди, вугілля та інших компонентів шихти. Існує два способи обслуговування рудних дворів: 1 - з використанням кранів, 2 - конвеєрів. На заводі ім.Петровського реалізований конвеєрний спосіб. Розташування рудного двору та ділянки підготовки шихти наведено на рисунку 1.2.

У рудних дворах з конвеєрним обслуговуванням руда усереднюється більш повно внаслідок застосування при розбиранні штабелів похилих конвеєрних забірників (усереднювачів), забезпечених бороною і скребковими механізмами ворошіння та перемішування. З забірників матеріали через живильники, змішувачі та дробильно-сортувальне відділення конвеєрною подачею транспортуються частково до аглофабрики і частково до бункерів шахтних печей.

Система надходження шихти до бункера доменної печі з використаннаям усереднювального комплексу машин та конвеєрів (рисунок 1.3) має такі особливості. Залізничні вагони 1, що прибувають з шихтовими матеріалами (концентратами, рудою, флюсами та інші), задають штовхачем 2 до стаціонарного роторного вагоноперекидача 5, який розвантажує матеріали до прийомного бункера 4. З них матеріали видають живильниками 5 на конвеєр 6 і потім у разі необхідності до дробильно-сортувального відділення 7.

Конвеєрами 8 з дробильно-сортувального відділення або безпосередньо від вагоноперекидача матеріали спрямовують конвеєрами 6 і 8 до укладальників шихти 9.

З конвеєра 8 матеріали спрямовують до розподільної воронки укладальника 10 і потім на консольні конвеєри 11.

При переміщенні укладальника шихта, що зсипається з консольних конвеєрів, утворює штабеля 12 з пошаровим укладанням. Матеріали з штабелів забирають усереднювальною машиною 13 за допомогою борони 14, що здійснює зворотньо-поступальний рух поперек штабеля матеріалу з одночасним переміщенням усереднювача до штабелю. У нижній частині усереднювача, куди зсипається матеріал з-під борони, розташований скребковий конвеєр 15, який видає матеріал на лопатевий живильник 17, що переміщується вздовж галереї 16.

Живильник укладає матеріали на збиральний конвеєр 18, розташований уздовж галереї 16 біля кожного штабеля матеріалів. Збиральні конвеєри 18 видають матеріали через перевантажувальну станцію 19 на конвеєри 20 .

Розвантаження вагона в шихто-приймальному відділенні здійснюється при його повороті без вертикального переміщення. Схема шихто-приймального відділення наведена на рисунку 1.4 .

1.2 Будова вагоноперекидача ВРС-125

Вагоноперекидач ВРС - 125 призначений для розвантаження сипких вантажів з залізничних піввагонів вантажопідйомність 60, 69, 75, 93, 110, 125 т до бункерів, верхній рівень яких розміщений на висоті 4 м від рівня головки рейки (рисунок 1.5).

Роторний вагоноперекидач (рисунок 1.6) складається зі спареного ротора, двох платформ з колисками, трьох спарених опорних вальців, чотирьох опорних ободів, приводів вагоноперекидача. Диски роторів з'єднані між собою поздовжніми балками, на яких до верхньої частині приварені упори. При перекиданні на ці упори лягає вагон, щоб не пошкодити вагон, упори в місцях прилягання покриті гумою, яка амортизує поштовх при зіткненні вагона з упором. Ротор вагоноперекидача своїми бандажами спирається на опорні вальці, закріплені на фундаментах. У верхній частині колисок приварені поздовжні швелера, на яких закріплені чотири привалочних бруса з пружинними амортизаторами. До колисок підвішена на восьми важелях приймальня платформа з укладеними на ній рейками для постановки вагона. Для фіксації напрямку при переміщенні платформи на кінцях поздовжніх швелера колиски закріплені вальці, які при обертанні платформи котяться по спеціальних пазах у дисках ротора. При обертанні ротора платформа з встановленим на ній вагоном переміщується до привалкових стінок вагоноперекидача, і вагон плавно лягає на верхні опори балки, при цьому борт вагона стикається з верхніми упорами.

Якщо матеріал, що знаходиться у вагоні, має достатню сипкість, то при повороті вагона на 175 градусів вагон повністю спорожнюється без всяких додаткових заходів. При вологому матеріалі наприкінці повороту ротора включаються вібратори і кузов вагона в перекинутому положенні піддається вібрації для звільнення від залишків рудного матеріалу.

Деякі важливі конструкційні особливості:

- надійна фіксація піввагона на платформі спеціальним гальмівним пристроєм;

- оснащений автоматичною централізованою системою змащення (АЦСЗ);

- оснащений автоматизованою системою керування розвантажувальним комплексом (СКРК), що дозволяє об'єднати машини розвантажувального вузла до єдиного комплексу.

На опорній плиті вагоноперекидача може бути встановлена вібраційна система доочищення піввагона. Машиніст вагоноперекидача керує розвантаженням залізничних піввагонів з поста керування оператора.

Технічна характеристика стаціонарного роторного вагоноперекидача
ВРС-125 приведені в таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Технічна характеристика ВРС- 125.

Параметр,одиниця виміру	Значення
Продуктивність, т / рік	до 6 млн.
Інтенсивність розвантаження, ваг. / год	25
Вантажопідйомність піввагона, т	125
Витрата енергії , в середньому, кВт * год / т	0,04
Електроенергія 380 В	116 кВт
Персонал , чол. / зміна	2
Висота , мм	8445
Ширина , мм	9184
Довжина , мм	22760
Вага , т	228

Основні нормативні документи, у відповідності з якими виготовлений вагоноперекидач ВРС-125, відповідають ТУ У 29.2-34359701-003:2007. Експлуатується згідно вимог ГОСТ 22235-76. «Вагоны грузовые магистральных железных дорог колеи 1520 мм ».

1.3 Опис технологічного процесу стаціонарного роторного вагоноперекидача

При повороті роторів платформа, пов'язана параллелограммом з колисками, повертається разом з встановленим вагоном. При цьому під дією пружин 10 змінюється кут між суміжними сторонами опорних паралелограмів 8, а ролік 11 притискається до фундаментної стійці 12 .

При описаному русі платформа з вагоном переміщується в напрямку до привалкової стінці, коли вагон бортами лягає на привалкову стінку, ролік 17 почне відходити від фундаментної стійки 12 і колиски з платформою і вагоном рухатимуться спільно. При певному куті повороту роторів сила розпору пружин 14 стає більше складової ваги вагона і колиски починають переміщуватися щодо роторів. Це можливо завдяки перекатуванню роликів 8 до спрямувальних 6 дисків ротора. Переміщення колисок з вагоном триває до тих пір, поки вагон не ляже на верхні упори. Для повного розвантаження вагона ротор повертається на 1750. При поверненні ротора до вихідного положення всі ці рухи відбуваються в зворотньому порядку.

Ротори вагоноперекидача обертаються двома приводами, з'єднаними між собою трансмісійним валом 19 . На кожному диску ротора закріплено по зубчастому сектору 20, що знаходиться в зачепленні з шестернями 21, що приводяться до обертання електродвигунами 22 через редуктори 23. Вагоноперекидач керується одним оператором, який включає електродвигуни приводу перекидання. Відключення електродвигунів при повороті роторів на 175 °, включення на зворотний хід і відключення їх при поверненні ротора до вихідного положення здійснюються автоматично.



2. ВИБІР ЕЛЕКТРОПРИВОДА ВАГОНОПЕРЕКИДАЧА

2.1 Основні загально технічні й технологічні вимоги

З усіх видів двигунів асинхронні двигуни отримали найбільш широке поширення в промисловості. Вже нині переважна кількість мостових кранів обладнується асинхронними двигунами; більшість механізмів верстатів, допоміжних механізмів прокатних станів і механізмів інших галузей промисловості обладнується також асинхронними двигунами. Нарешті, асинхронні двигуни монопольно застосовуються для таких широко поширених приводів, як транспортери, невеликі вентилятори, насоси.

Асинхронні двигуни поступаються місцем двигунів постійного струму, що живиться від мережі або за системою перетворювач-двигун, лише в приводах, що вимагають плавного регулювання частоти обертання (стругальні верстати, правильні машини, регульовані головні приводи прокатних станів і т. п.) , в електричному транспорті та в приводах великої потужності повторно- короткочасного режиму (реверсивні стани).

У потужних нерегульованих установках тривалого режиму (двигун -генератори, компресори, насоси) серйозним конкурентом асинхронних двигунів став синхронний двигун. Асинхронні двигуни отримали широке розповсюдження завдяки наступним своїм якостям: дешевизні двигуна, простоті конструкції, надійності , високому к. к. д. і дешевизні перетворювальної установки у вигляді трансформатора в порівнянні з двигун - генераторами або тиристорними перетворювачами, необхідними для двигунів постійного струму.

Впровадження в промисловість статичних регульованих перетворювачів частоти дозволить ще ширше застосовувати асинхронні і синхронні двигуни. Недоліками асинхронних двигунів є:

- квадратична залежність моменту від напруги; при падінні напруги в мережі сильно зменшуються пускової і критичний моменти ;

-небезпека перегріву статора, особливо при підвищеннях напруги мережі, і ротора при зниженні напруги;

-малий повітряний зазор, кілька Знижуючий надійність двигуна.

Вихідні дані до проекту (роботи): асинхронний двигун МТ 51-8 22 кВт, 725 об/хв. ~380В ; редуктор - ЦДН 630 - i=55.5; момент інерції двигуна - 5.25 Н·м2; час розвантаження за 50 с; поворот ротора на 175 градусів. Режим роботи - повторно-короткочасний .

2.2 Попередній розрахунок потужності двигуна

Потужність двигуна попередньо вибирається орієнтовно, а потім після розрахунку перехідних процесів і побудови навантажувальної діаграми двигуна здійснюється перевірка по нагріванню.

Потужність двигуна визначається за навантажувальної діаграмі механізму за яку приймемо циклограму роботи вагоноперекидача ВРС-125, що наведена на рисунку 2.1, та вихідних даних, що приведені в таблиці 2.1.

Таблиця 2.1 - Перелік вихідних даних.

Найменування величин	Позначення	Величина	Одиниці вимірювань
1.Моменти навантаження (опору) на валу робочого органу	Мр1 Мр2	4500 450	Н·м Н·м
2.Кутова швидкість робочого орга ну		3,0	рад/с
3.Момент інерції робочого органу	Jр1 Jр2	330 180	кг·м2 кг·м2
4.ККД передавального пристрою при моменті навантаження		0,75	-
5.Коефіцієнт жорсткості пружного елемента на валу двигуна	С1	0,6103	Н·м/рад
6.Коефіцієнт жорсткості пружного елемента на валу робочого органу	С2	?	Н·м/рад
7.Час циклу	Тц	50	c
8.Тривалість включення механізму	ПВМ	47	%

Еквівалентний момент на валу робочого органу:

,

Час роботи, с:

,

,

,

Еквівалентна потужність на валу робочого органа, кВт:

.

Еквівалентна потужність на валу двигуна , кВт:

.

.

Розрахункова потужність на валу двигуна при заданій тривалості включення механізму , кВт:

.



де - коефіцієнт запасу , що враховує вплив динамічних навантажень і інших , неврахованих при розрахунках факторів, зокрема погіршення умов тепловіддачі двигуна при зниженій швидкості.

.

Прийняте значення залежить від величини коефіцієнта інерції F1, під яким розуміється відношення суми приведеного до валу двигуна моменту інерції системи до моменту інерції двигуна , а також від співвідношення часу перехідних і сталих процесів . При F1 до 1,2 рекомендується приймати

, при F1 > 1,2 .

Оскільки величина коефіцієнта інерції поки не відома, то на етапі попереднього вибору потужності двигуна рекомендується приймати .

Приймаємо. Приведення розрахункової потужності до стандартної (каталожної ) тривалості включення ПВМ виконується за формулою :

,

де - модність на валу двигуна, приведена до стандартної тривалості включення .

Приймаємо = 25 % (тому що це доцільно для приводу механізмів, що працюють в повторно-короткочасному режимі):

.



Далі за каталогом здійснюється вибір потужності двигуна постійного струму незалежного збудження і асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором , що задовольняє співвідношенню:

.

де РН - номінальна потужність двигуна, зазначена в каталозі при прийнятому в розрахунку ПВН .

Вибір двигунів постійного і змінного струму необхідно здійснювати таким чином, щоб їх номінальні частоти обертання були близькі. Це забезпечить незначне розходження діаграм швидкості для обох варіантів при незмінному передавальному числі .

Обираємо за каталогом краново-металургійний асинхронний двигун з фазним ротором типу МТ, 380/220 В , 50 Гц , ПВ = 25 % :

Двигун МТ 51-8:

Номінальна потужність двигуна РН = 22 кВт;

Номінальна частота обертання NН = 720 об/хв;

Відношення Мк / Мн = 3,0;

Момент інерції ротора J = 1,1 кг·м2.

2.3 Зведення моментів опору та інерції до вала ротора двигуна

Привід механізму кантування ротора повинен подолати статичні моменти опору обертанню від ваги ротора, піввагона, матеріалу і від сил тертя в роликових опорах, а також динамічні моменти обертових мас в періоди пуску і гальмування двигуна. Всі розрахункові дані представляють у вигляді таблиці.

Графічним або розрахунковим шляхом знаходять координати центрів ваги обертових частин вагоноперекидача: ротора, піввагона і матеріалу щодо вісі обертового ротора при різних кутах його повороту (наприклад , через 10 град) з урахуванням переміщення і висипання матеріалу з піввагона при перекиданні і поверненні ротора до вихідного положення.

Для деталей або вузлів складної форми, якими є ротор і піввагон, центри ваги визначають за формулами:

.

.

де Gi - вага найпростіших фігур , на які розчленовані ротор та піввагон; і - відстані від їх центру ваги до вибраної вісі.

Знаючи положення центрів ваги всіх частин обертового ротора, визначають його загальний центр ваги за формулами (2.7), (2.8):

Отримані координати загальної ваги всіх частин: позначимо x0 і y0. Тоді статичний момент для прийнятих кутів повороту при перекиданні і поверненні ротора:

,

де - плече (відстань по горизонталі від центру ваги загальної ваги до вертикалі, що проходить через вісь обертання ротора).

При великих статичних моментах на роторі встановлюють противаги для їх зниження і здійснюють розрахунок з урахуванням моментів від їх ваги.

Моменти сил тертя в роликових опорах. Як в разі розрахунку статичних моментів, моменти сил тертя в роликових опорах визначають для різних кутів повороту ротора при його перекиданні і поверненні у вихідне положення. Загальний момент сил тертя, приведений до вісі ротора, складається з моментів сил тертя в підшипниках опорних роликів Мтр1 і сил тертя кочення бандажів ротора по опорних роликах Мтр2 (рисунок 2.2):



,

де - реакція (навантаження) ролика (кН):

,

де , - кути , що визначають положення опорних балансирів і роликів;

- число опорних роликів;

- радіус бандажа ротора, м;

- радіус опорного ролика, м;

- радіус цапфи, м;

k - коефіцієнт кочення ролика по бандажу , м;

- наведений коефіцієнт тертя підшипників кочення опорних роликів:

.

- коефіцієнт, що дорівнює 1,4 або 1,6 для кулькового або роликового підшипника, відповідно;

- коефіцієнт тертя кочення кульки по обоймі підшипника;

- діаметр бігової доріжки (внутрішньої обойми) підшипника , м;

- радіус кульки або ролика підшипника, м.

Сумарні статичні моменти, приведені до валу двигуна:

.

де - загальне передаточне число приводу;

- к. к. д. привода

При роботі двигуна в генераторному режимі:

,

За отриманими значеннями складають таблицю, будують графік статичних моментів на валу двигуна в функції часу і визначають еквівалентний момент Ме.пр.

Динамічні моменти. Попередньо визначають потужність одного двигуна по еквівалентному моменту Ме.пр вибирають за каталогом двигун і значення для нього моменту інерції ротора Jp і кутової швидкості .

Загальний динамічний момент, який визначається окремо для періодів пуску та гальмування ( і ) , на валах двигунів (двох). Під час пуску:

,

де - приведений до валу двох двигунів сумарний момент інерції всіх обертових мас приводу;

- момент інерції деталей на валу двигуна;

- коефіцієнт, враховує моменти інерції решти деталей приводу;

- сумарний момент інерції всіх обертових мас вагоноперекидача (ротора, піввагона і матеріалу) щодо вісі обертання ротора вагоноперекидача.

Моменти на валу двигуна для заданих кутів повороту (кН·м):

За отриманими значеннями будують навантажувальну діаграму і розраховують потужність двигуна, що працює в повторно -короткочасному режимі. Для цього визначають еквівалентний момент на валу двигуна, потужність одного двигуна при фактичній тривалості включення, за якою обирають двигун по каталогу і перевіряють його на перевантаження по максимальному моменту.

2.4 Перевірка обраного двигуна на перегрівання і перевантаження

З урахуванням динамічних моментів навантажувальна діаграма двигуна наведена на рисунку 2.3.

Тут в періоди пуску і гальмування до статичних моментів алгебраїчно додається динамічна складова:

.

Перевірка двигуна і генераторів на нагрів здійснюється за допомогою розбивки навантажувальної кривої на ряд ділянок, у межах яких момент усереднюється. Тоді для двигунів і генераторів обчислюються еквівалентні моменти за формулами:

.

Відносна розрахункова тривалість включення, %, для двигунів і генераторів:

,

,

де - повний час циклу робіт.

Розрахунковий момент двигуна або генератора визначається по залежності:

,

де (ПВ)К - тривалість включення обраного двигуна або генератора по каталогу.

Остаточна перевірка - чи виконується умова

(номінальний момент двигуна по каталогу).

Кінцева перевірка надійності двигуна - визначення його перевантаження:

,

де - дозволений за каталогом коефіцієнт перевантаження.

2.5 Розрахунок статичних характеристик двигуна

Формула, що пов'язує моменти та ковзання асинхронних двигунів, має вигляд (згідно Клоссу):

,

в якій:

,



где M, MKР - моменти двигуна поточний та максімальний; , - ковзання ротора поточние та критичне.

Максимальний критичний момент:

,

Задаючи значення S від 1 до 0, визначаємо відповідні їм значення моментів за формулою Клосса. Результати зводимо до таблиці 2.2.

З графіка механічної характеристики визначаємо пусковий момент:

.

2.6 Вибір перетворювач частоти

Перетворювач чистоти MICROMASTER 430 може використовуватися для вирішення численних завдань, вимагають застосування приводів із змінними швидкостями обертання. Його гнучкість забезпечує широкий спектр застосувань.

Найбільше він підходить для використання c приводами насосів і вентиляторів.

Мережева напруга: 3 AC 380 В ... 480 B ± 10 % ,

діапазон потужності: 7,5 кВт ... 250 кВт .

Частота кола 47 Гц ... 63 Гц.

Вихідна частота 7,5 кВт ... 90 кВт 0 Гц … 650 Гц.

110 кВт ...250 кВт 0 Гц … 267 Гц.

Коефіцієнт потужності > 0,95.

ККД 7,5 кВт ... 90 кВт 96 % ... 97 %.

110кВт … 250кВт 97 % ... 98 %.

Перегрузочная 7,5 кВт ... 90 кВт.

способность 110кВт … 250кВт.

Пусковий ток не више расчетного вхідного тока

Закони керування лінійна залежність U/f; квадратична U/f залежність; програмована залежність U/f .

2.7 Розрахунок параметрів математичної моделі двигуна

Математичний опис процесів електромеханічного перетворення енергії найзручніше отримати в синхронних осях х, у, при цьому, як синусоидально змінюються реальні змінні машини перетворюються в постійні величини, що характеризують проекції зображує вектора на синхронно з ним обертаються координатні осі х та у . Найбільш компактною записом рівнянь механічної характеристики є комплексна форма.



3. РОЗРОБКА СИСТЕМИ АВТОМАТИЧНОГО КЕРУВАННЯ ЕЛЕКТРОПРИВОДА

Cучасні вимоги до обладнання шафи управління, шафи контролера, автоматизованого робочого місця оператора вагоноперекидача ВРС-125 добре викладені в наступному технічному документі [].

Отже, управління нерегульованими приводами постійного та змінного струму повинно здійснюватися від програмованих контролерів (без проміжних апаратів управління силовими ланцюгами), що забезпечують видачу необхідних сигналів у системи діагностики та реєстрації несправностей.

Пульти керування агрегатами повинні бути суміщені з пультами автоматизації та обладнані дисплеями для отримання інформації про роботу всіх механізмів вагоноперекидача.

Технологічне обладнання повинно поставлятися з централізованою системою сигналізації та діагностики несправностей електричного обладнання (АРМ -електрика).

У комплект поставки електрообладнання повинен входити резерв по електричних машинам, приладів, апаратів тощо, необхідний на період введення і роботи протягом гарантійного терміну.

Автоматизація повинна мати технічну можливість інтеграції до автоматизованої систему керування виробництвом цехового рівня, тобто повинна формувати і видавати в цехову АСК виробничо технологічну інформацію, і в свою чергу, приймати інформацію з цехової АСК про виробниче завдання.

Всі прилади, датчики та інші пристрої інформації повинні мати уніфіковані виходи, аналогові і цифрові, для введення її до контролеру.

Все обладнання та системи повинні бути розраховані на тривалу і безперебійну роботу і здійснення профілактичних ремонтних робіт, що не порушують функціонування системи. У необхідних випадках має бути передбачено дублювання, а також ізоляція від впливів виробничого пилу, електронаводок. Повинно бути вимкнено вплив високих і низьких температур.

Технічною базою повинаі бути прийняті такі перетворюючі пристрої та технічні засоби автоматизованої системи керування електроприводами:

- перетворювачі частоти серії MICROMASTER - для електроприводів змінного струму;

- програмовані контролери Simatic S7;

- система управління і візуалізації за погодженням із замовником.

Керування приводами обладнання до кВт повинно здійснюватися від ЕТ 200 S, більше 7 кВт від пристроїв м'якого пуску.

У даному випадку розглядається підйомна транспортна електромеханічна система автоматичного керування (ЕМ САК).

Електропривод, який розглядається як система (сукупність) елементів, що складається з електродвигунного, перетворювального, передаточного і керуючого пристроїв, котрі мають забезпечувати перетворення електричної енергії до механічної для приведення в рух виконавчих органів робочих машин або механізмів і керування цим рухом, своїми основними елементами входить до складу ЕМ САК.

Структурна електрична схему розімкненої електромеханічної системи наведено на рисунку 3.1

Рисунок 3.1-Функціональна схема розімкненої електромеханічної системи.

На рисунку 3.1 прийняті такі умовні позначення:

Ф - силовий потік електричної енергії;

3 - завдання;

М - потік механічної енергії;

КЕ - керуючий елемент;

ПЕ - перетворювальний елемент;

ЕД-електродвигунний елемент;

П - передаточний елемент;

О - об'єкт керування з регульованою величиною х.

Як передаточний елемент, призначений для передачі механічної енергії від двигуна до об'єкта, використовують муфти різних видів (механічні, електромагнітні, феромагнітні та інші). У деяких випадках (безредукторні приводи) механічна енергія від електродвигунного елемента може безпосередньо надходити до об'єкта керування. Безпосереднє перетворення електричної енергії на механічну в ЕМ САК виконується керованими електродвигунами змінного і постійного струму.

3.1 Синтез регулятора швидкості

Найбільший інтерес і разом з тим труднощі представляє моделювання механічної частини ЕМС ВО.

Для реалізації єдиного підходу до моделювання електричної і механічної частин ЕМС введемо до розгляду поняття механічного опору (МО) і провідності (МП). Під першим терміном будемо розуміти ставлення операторних зображень крутного моменту до кутової швидкості відповідного елемента системи:

.

МП дорівнює:



.

Висловимо МО обертових мас і пружних зв'язків через фізичні параметри ЕМС. Для довільної k-Ї обертальної маси момент з урахуванням демпфірування визначається сумою двох моментів:

Mk = MИk + MTpk .

де MИk= Jkdщk/dt - надлишковий момент;

MTpk=вkщk - момент в'язкого тертя.

У операторної формі запису:

,

Таким чином, МО, що характеризує k-у обертову масу дорівнює:

де і - відповідно приведений момент інерції і коефіцієнт демпфірування (внутрішнього в'язкого тертя ) k - ой обертальної маси.

Для пружного елемента, розташованого, наприклад, між k -ї і (k+1)-ї обертовими масами, сумарний момент визначається виразом:

,

де - пружний момент від сил скручування;

- момент внутрішнього в'язкого тертя;

індекси «» і «тр» позначають кут закручування пружного елемента ЕМС і тертя в ньому.

У операторної формі запису з урахуванням щ = dц/dt отримаємо:

,

В результаті МС, що описує розглянутий пружний елемент, буде мати вигляд:

де - коефіцієнт жорсткості, що характеризує пружній зв'язок між k-ї і (k+1)-ї обертовими масами;

- коефіцієнт демпфірування, що визначає втрати на тертя в цій пружного зв'язку.

Для спрощення запису оператор p для МС, МП і операторних значень змінних стану M (p) і щ(p) без особливої потреби зазвичай не вказують.

Використовуючи поняття МС, запишемо рівняння руху маси ротора електродвигуна «подачі».

- зведенні моменти інерції зубчастих шестерень;

- наведені моменти інерції вінців;

- сумарні моменти інерції електродвигунів «подачі » і « видачі»;

сш1п, спш2, сш2ш3, сш3в, свш4, св1в2, св2в3, св3, св3в4 - пружності між елементами системи;

вШ1, вп, вШ2, вш3, вв, вШ4, вВ1, вВ2, вв3, вВ4 - коефіцієнти демпфірування обертових мас;

вШ1 , вп , вп , вш2, вШ2, вш3, вш3, вв, вв, вШ4, вВ1, вв2, вВ2, вв3, вв3, вВ4 - коефіцієнти демпфірування пружних елементів.

У кінематичного ланцюга є зазори в редукторах, а в передачі зубчастий вінець - шестерня. Зазори можна не моделювати, а представити як чисто пружну ланку.

За допомогою механічних опорів отримаємо загальну систему рівнянь механічної частини електроприводу роторного вагоноперекидача:

Побудована математична модель дозволяє проводити динамічні розрахунки на міцність вузлів вагоноперекидача і оцінити навантаження на електропривод.

Зазначені системи диференціальних рівнянь і структурну схему доцільно використовувати для моделювання перехідних процесів і динамічних режимів роботи електроприводу.

На основі модельних розрахунків обраний редуктор ЦДН 630-i=55.5 .

Тип передачі - циліндричні.

Номінальне передаточні числа - 8, 10, 12.5, 16, 20, 25, 31.5, 40, 50.

Маса - від 3000 до 40.

Силові напівпровідникові перетворювачі в системах електро-ропривода виконують функцію регулювання швидкості і моменту електричного двигуна. Вони включені між двигуном і основним джерелом живлення.

За принципом дії силові перетворювачі поділяються на наступні основні типи:

- широтно-імпульсні перетворювачі (ШИП), що зв'язують джерело постійного струму з двигуном постійного струму;

- керовані випрямлячі (УВ), що зв'язують джерело змінного струму з двигуном постійного струму, приватним випадком керованого випрямляча є некерований випрямляч (В);

- автономні інвертори (АІ), що зв'язують джерело постійного струму з двигуном змінного струму, діляться на інвертори струму та напруги (АІН і АІТ);

-безпосередні перетворювачі частоти (НПЧ), що зв'язують іс-джерело змінного струму з двигуном змінного струму.

ШИП перетворює постійну напругу живлення (Uirp = const,/j =0) в постійне регульоване напруга на виході (U2(V =var,f2 = 0).

УВ перетворює змінну, зазвичай синусоїдальна напруга частоти f= 50 Гц постійного діючого значення (зазвичай 220В), в постійне регульоване напруга на виході (U2cp = var,f2 =0).

АІ перетворює постійну напругу живлення (U1 - const, f =0) в змінну напругу на виході з регульованим діючим значенням і регульованою частотою (U 2=var, f 2=var).

НПЧ перетворює змінну, зазвичай синусоїдальна напруга частоти f1 = 50 Гц постійного діючого значення (зазвичай 220 В) в змінну напругу на виході з регульованим діючим значенням і регульованою частотою (U2 =var,f2 =var)..

Так як в даній роботі досліджується досить потужний двигун змінного струму, то чи не доцільно розглядати для нього в якості перетворювача окремо автономні інвертори. Для двигунів великих потужностей частіше використовуються поєднання УВ+АІ> або+АІ (ПЧ з ланкою постійного струму) або НПЧ.

3.2 Обгрунтування вибору системи регулювання привода за схемою ПЧ-АД

Найбільш перспективних і широко використовуються в даний час способів регулювання швидкості АД є частотний спосіб. Цей спосіб забезпечує плавне регулювання в широкому діапазоні, одержувані характеристики володіють високою жорсткістю. Частотний спосіб до того ж відрізняється і ще одним дуже важливим властивістю: при регулюванні швидкості АД не відбувається збільшення його ковзання, як це має місце, наприклад, при реостатном регулювання.

Розглянемо характеристики основних типів ПЧ.

а) НПЧ. НПЧ призначений для перетворення високої частоти в низьку і складається з 18 тиристорів, об'єднаних у зустрічно-паралельні групи (рисунок 3.3). В основі перетворювача лежить трифазна нульова схема випрямлення; кожна фаза перетворювача складається з двох таких зустрічно включених випрямлячів.

НПЧ розрізняють з роздільним і совмесным управлінням.

При роздільному керуванні керуючі імпульси повинні подаватися на тиристори однією з вентильних груп у відповідності з на-правлінням струму в навантаженні. Для забезпечення роздільної роботи застосовується спеціальне логічний пристрій, який виключає можливість проходження струму в одкой групі в той час, коли струм проходить в іншій групі.

У перетворювачах зі спільною роботою вентильних груп необхідно включення додаткових реакторів, що обмежують зрівняльний струм між вентилями кожної групи, а кути управління позитивної і негативної груп змінюються за певним законом, виключає появу постійної складової рів-виконавчого струму. Перетворювачі з спільним управлінням роботою вентильних груп володіють великою потужністю силових елементів.

Для одержання вихідної напруги, близької по формі до синусоїдальної, необхідно змінювати кут включення вентилів таким чином, щоб середнє за напівперіод живильної мережі значення напруги змінювалося протягом напівперіоду вихідної напруги за синусоїдальним законом. Регулювання частоти і напруги на виході перетворювача досягається зміною кута включення вентилів.

До достоїнств цього типу перетворювачів можна віднести:

- одноразове перетворення енергії і, отже, високий ККД (близько 0,97-0,98);

- можливість незалежного регулювання амплітуди напруги на виході від частоти;

- вільний обмін реактивної та активної енергією з мережі до двигуна і назад

- відсутність комутуючих конденсаторів, так як комутація тиристорів здійснюється природним шляхом (напругою мережі).

До недоліків розглянутого ПЧ відносяться:

- обмежене регулювання вихідної частоти (від 0 до 40 % частоти мережі);

- порівняно велике число силових вентилів і складна схема управління ними;

- невисокий коефіцієнт потужності - максимальне значення на вході перетворювача близько 0,8.

б) ПЧ з ланкою постійного струму.

Найбільш широке застосування в сучасних частотно-регульованих приводах знаходять перетворювачі з явно вираженим ланкою постійного струму, принципова схема якого наведена на рисунок 3.6. В перетворювачах цього класу використовується подвійне перетворення електричної енергії: вхідна синусоїдальна напруга з постійною амплітудою і частотою випрямляється у випрямлячі (УВ), фільтрується фільтром (C), згладжується, а потім знову перетворюється інвертором (Та) в змінну на-пряжение змінної частоти і амплітуди. Подвійне перетворення енергії призводить до зниження к.к.д. і до деякого погіршення масогабаритних показників по відношенню до перетворювачів з безпосереднім зв'язком.

Перетворювач з проміжною ланкою постійного струму дозволяє регулювати частоту як вгору, так і вниз від частоти живильної мережі; він відрізняється високим ККД (близько 0,96), значною швидкодією, сранительно малими габаритами і надійністю.

СФ - мережний фільтр для відсікання вищих гармонік;

В - випрямляч, зазвичай не регульований (ПЧ першого покаления) для регулювання напруги в ланці постійного струму;

ДН і ДТ - датчики напруги і струму;

ТК - гальмуй ключ;

АІ - автономний інвертор, зазвичай ШІМ (рисунок 3.7);

МТ - мотор-фільтр, зменшення вищих гармонік на двигун;

СК - система керування.

Як замикаються ключем в АІ можуть використовуватися GTO тиристори або IGBT транзистори. В даній курсовій роботі розглядається схема на транзисторах виходячи з наступних міркувань.

Тиристор є полууправляемым приладом: для його включення достатньо подати короткий імпульс на керуючий висновок, але для вимикання необхідно прикласти до нього зворотне напруга, або знизити струм, що комутується до нуля. Для цього в тиристорному перетворювачі частоти потрібна складна і громіздка система управління.

Біполярні транзистори з ізольованим затвором IGBT відрізняють від тиристорів повна керованість, проста неэнергоемкая система управління, найвища робоча частота.

Внаслідок цього перетворювачі частоти на IGBT дозволяють розширити діапазон регулювання швидкості обертання двигуна, підвищити швидкодію приводу в цілому.

Застосування IGBT з більш високою частотою перемикання в сукупності з мікропроцесорною системою управління в перетворювачах частоти знижує рівень вищих гармонік, характерних для тиристорних перетворювачів. Як наслідок - менші додаткові втрати в обмотках і магнітопроводі електродвигуна, зменшення нагріву електричної машини, зниження пульсацій моменту виключення так званого «шагания» ротора в області малих частот. Знижуються втрати в трансформаторах, конденсаторних батареях, збільшується їх термін служби і ізоляції проводів, зменшуються кількість помилкових спрацьовувань пристроїв захисту і похибки індукційних вимірювальних приладів.

Для роботи двигуна необхідно з зміною частоти змінювати і на-пряжение. Для цього його змінюють у ланці постійного струму або використовують ШІМ. При виборі співвідношень між частотою і напругою найчастіше виходять їх умов збереження перевантажувальної здатності.

Вибір перетворювача частоти виробляємо виходячи з умов:



;

;

Умовами (8) і (9) задовольняє перетворювач частоти Tmdrive MV фірми Mitsubishi-Electric.

3.3 Розрахунок системи ПЧ-АД

Розрахунок схеми заміщення

Аналіз характеристик АД при частотному управлінні можна зробити, використавши Т-подібну схему заміщення (рисунок 3.1).

Швидкість обертання на ХХ:

об/хв

де р=2 - кількість пар полюсів.

Частота обертання на ХХ:

с-1

Номінальна частота обертання:

с-1

Номінальне ковзання:



.

Рівняння для критичного ковзання:

,

де лм - кратність максимального моменту, лм=2,3.

.

Струм намагнічування Iµн:

А

Приведенный струм ротора :

;

=65,72 А

Опір статора:



;

=1,23 Ом

Приведенное опір ротора:

;

=1,379 Ом

Індуктивний опір контуру намагнічування:

=143 Ом

Індуктивное опір ротора:

З допомогою критичного ковзання знайдемо :

;

=23,62 Ом

Реактивне опір статора:

;



=11,35 Ом

Реактивное опір ротора;

;

=11,81 Ом

Номінальний момент АД:

Мн= 4065 Нм

Критичний момент:

Мкр=4810·103 Нм

На підставі отриманих результатів проводимо розрахунок статичних і енергетичних характеристик.

Розрахунок статичних характеристик

Закон частотного керування, який визначає співвідношення між частотою і напругою в залежності від характеру технологічного навантаження:

.



- відносне напруга;

- відносна частота;

- відносний момент;

Для приводів з насосною навантаженням

:

, тоді закон частотного керування буде мати вигляд:

Прийнятими допущеннями обумовлюється сталість опорів схеми заміщення при даній частоті. Індуктивні опору відповідають частоті ХХ.

Параметр абсолютного ковзання, або відносна частота ротора - відношення абсолютного ковзання до синхронної швидкості при номі-нальної частоті.

Параметр використовується замість ковзання s і пов'язаний з ним співвідношенням:

Коефіцієнт розсіювання відповідно для статора і ротора:



Загальний коефіцієнт розсіювання

Крім того, введемо позначення:

;;;

Аналіз і розрахунки усталеного режиму проводяться в діючих значеннях величин.

Для подальших розрахунків приймемо позначення:

;

Для кожної з розрахованих величин задаються кілька значень і зміна

З розрахунку схеми заміщення отримуємо електрорушійну силу.

Потік у повітряному зазорі



Струм статора

Приведенний струм ротора

струм намагнічування

Графіки струмів показані на рисунках 3.10 - 3.12.

Момент двигуна:

Навантажувальна характеристика визначається з виразів статичного моменту і кутової швидкості:



При цьому S змінюється від 0 до 1.

Механічні характеристики і навантажувальна крива, при частотному регулюванні, зображені на малюнку 3.12.

Розрахунок енергетичних характеристик

Коефіцієнт потужності cos знаходимо за формулою :

К.П.Д визначимо з виразу:

где :

- повні втрати двигуна;

- додаткові втрати;

- механічні втрати.

График зміни КПД показан на рисунке 3.14.

3.4 Моделювання електропривода в координатах U,V,0

Система диференціальних рівнянь, що описує ПЕКЛО в обертовій системі координат U,V,0 має вигляд:



Коефіцієнти необхідні для моделі;

R2=1.379;

R1=1.238;

Lm=0.472;

L1=0.036+Lm;

L2=0.038+Lm;

=0.036/Lm

=0.038/Lm;

=1-(1/((1+)*(1+)));

U1m=4994;

W0=157;

p=2; J=

2.45

Mc=0;

A=27.5

На основі цієї системи побудована структурна схема в пакеті Matlab 6.5 за допомогою якої отримані динамічні характеристики АД (рисунок 3.14).

Отримані динамічні характеристики за умови Мс=0представлены на рисунке 3.15 - 3.16.



Рисунок 3.15 - Динамічна характеристика швидкості при Мс=0.

Рисунок 3.16 - Динамичекая характеристика момента при Мс=0.

Рисунок 3.16 - Динамічна характеристика струмів статора і ротора при Мс=0.

Динамічні характеристики за умови Мс=Мн і зменшенням на-печенню вдвічі представлені на рисунке 3.17 - 3.19.

В даному розділі була побудована математична модель двигуна в програмному пакеті MatLab. Раситаны необхідні коефіцієнти моделі для дослідження динамічних характеристик. Побудовані графіки зміни швидкості, моменту, струмів статора і ротора від часу t при Мс=0 і при Мс=Мн.

Розраховані статичні, механічні (в тому числі і навантажувальна крива) енергетичні характеристики двигуна при частотному регулюванні.

В останньому розділі побудовано математичну модель АД в UV0 - координатах і на її основі побудовані динамічні характеристики двигуна.



4. СИНТЕЗ ДИСКРЕТНОЇ СХЕМИ ВУЗЛА КЕРУВАННЯ

Моделюється дискретна логічна система керування (ДЛСК), вона має дискретну елементну базу, тобто може виконуватися на контактній і безконтактної апаратурі з використанням реле, логічних елементів, цифрових вузлів, програмованих логічних контролерів. ДЛСК здійснює автоматизацію руху робочих органів установки в технологічних режимах. Це означає, що ДЛСК виробляє і подає команди на виконання в певній послідовності операцій: вибору напрямку і швидкості руху, пуску, гальмування, створення паузи, відновлення руху, а також захисного вимикання електроприводу і зупинки робочих органів в аварійних режимах.

Вихідним даними для синтезу ДЛСК є заданий технологічний цикл руху робочого агрегату, за яким складається послідовність всіх операцій, необхідних для виконання циклу. До таких операцій відносяться завантаження, пуск двигуна для руху в потрібному напрямку з необхідною швидкістю, гальмування та зупинка двигуна, створення паузи для розвантаження. Кожної окремої операції відповідає певна частина ДЛСК - вузол ДЛСК. Такими вузлами можна скористатися як «цеглинками» для побудови всієї системи управління. Виконуваний на основі вузлів синтез носить назву синтез методом типових вузлів.

Ідея даного синтезу укладена у виконанні двох процедур:

- декомпозиції - виділення у складі створюваної ДЛСК функціональних вузлів , відповідних необхідним технологічним операціями;

- композиції - возз'єднання вузлів до єдиної системи управління.

Дані процедури виконуються поетапно:

- етап 1 - виділення окремих операцій для ДЛСК і складання послідовності їх виконання;

- етап 2 - вибір та складання вузлів ДЛСК для виділених операцій;

- етап 3 - виконання електричних з'єднань вузлів і складання принципової схеми ДЛСК;

- етап 4 - перевірка складеної схеми ДЛСК детальним аналізом її роботи.

Особливості синтезу ДЛСК методом циклограм наступні. Метод циклограм являє собою певну формалізацію процедури синтезу методом типових вузлів. Таблиця переходів і виходів, граф, циклограмма - це форми математичного опису, форми подання кінцевого автомата. Завдання першої частини синтезу - перетворити технологічне завдання на роботу електроприводу в одну з даних форм алгоритму, за якою складається завершений аналітичний алгоритм у вигляді структурних формул . Завдання другої частини синтезу - перейти до практичної реалізації отриманого алгоритму, взявши ту чи іншу елементну базу.

У розглянутому методі синтезу інструментом формування алгоритму ДЛСК обрана циклограмма, оскільки вирішується задача автоматизації руху робочих органів електроприводів в технологічному циклі їх роботи, що найбільш просто і наявно описується циклограми. Практично виявляється досить використовувати метод циклограм для побудови не всієї ДЛСК, а лише її окремих найбільш складних у функціональному відношенні вузлів.

У процедурі даного синтезу виділяються дві частини:

- абстрактний синтез - процес перетворення початкового технологічного завдання на роботу електроприводу в завершений алгоритм кінцевого автомата у вигляді структурних формул алгебри логіки;

- структурний синтез - процес перетворення алгоритму в ДЛСК на обраній елементній базі.

Оскільки результатом абстрактного синтезу є структурні формули, а засобом їх отримання слугує циклограмма, то необхідно встановити взаємозв'язок циклограм зі структурними формулами. Для найпростішої циклограми з однією вихідною змінною і одним періодом вмикання виділимо дві узагальнені вхідні змінні: функцію вмикання S' і функцію вимикання S" (рисунок 4.1 а).

Функція S' набуває на такті одиничне значення (логічна 1) і зберігає його на всьому вмикальному інтервалі. Функція S" має також одиничне значення для усього розглядуваного інтервалу, але обнуляється на відключенні такті . Функція S' здійснює включає вплив на вихідну змінну у, переводячи її з нульового стану до одиничного. Функція S" здійснює вимикального впливу на змінну у, переводячи її з одиничного стану до нульового.

Рисунок 4.1 - Функції вимикання, вимикання, часові такти та періоди (а), вхідні та вихідні змінні (б) циклограми.

Функція S' набуває на такті одиничне значення (логічна 1) і зберігає його на всьому вмикальному інтервалі. Функція S" має також одиничне значення для усього розглядуваного інтервалу, але обнуляється на відключенні такті . Функція S' здійснює включає вплив на вихідну змінну у, переводячи її з нульового стану до одиничного. Функція S" здійснює вимикального впливу на змінну у, переводячи її з одиничного стану до нульового.

Штрихові лінії на рисунок 4.1 а означають, що функції вмикання і вимикання можуть мати на зазначених інтервалах як поодинокі, так і нульові значення. Функціями S' і S " можуть бути як окремі змінні, так і об'єднання змінних в діз'юнктівной або кон'юнктівной формах.

Виділимо етапи синтезу методом циклограм у складі його двох частин.

- складання вихідної циклограми з технологічного завданням на рух електроприводу.

- перетворення вихідної циклограми до реалізованої циклограми.

...