Управление электродвигателем на традиционных средствах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Управление электродвигателем на традиционных средствах

Системы управления без ПТК характеризуются индивидуальной формой сбора, обработки и представления информации. Необходимую информацию оператор получает от измерительных приборов, установленных на оперативных панелях и пультах на щите управления (ЩУ) или по месту. Воздействие на исполнительные органы управления осуществляется вручную от ключей (переключателей, кнопок).

Для примера рассмотрим простейшую схему управления электродвигателем насоса (0,4 кВ). Как видно из принципиальной схемы и перечня аппаратов, для коммутации силовых цепей электродвигателя используется аппаратура, конструктивно расположенная в ящике. Там установлены магнитный пускатель КМ1, реле фиксации команд KQ1 и реле контроля напряжения KSV1. Через автоматический выключатель Q1 двигатель подключается к шинам распределительного устройства. Силовые контакты пускателя осуществляют подключение (отключение) электродвигателя к силовым цепям, а дополнительные контакты обеспечивают логику управления и отображение информации.

Включение и отключение электродвигателя ведется с помощью переключателя SA1, установленного на щите (на пульте или оперативной панели), а информация о состоянии электродвигателя отображается красной (HLR1) и зеленой (HLGI) лампочками. При воздействии на переключатель подается напряжение на реле KQ1, которое своим контактом включает или отключает пускатель. Если на пускатель подано напряжение, двигатель включается и загорается красная лампа.

Предусмотрен также останов электродвигателя по месту с помощью кнопки SB1.

При аварийном отключении пускателя для привлечения внимания оператора формируется сигнал в схему сигнализации для отображения на табло сигнализации на оперативной панели.

Кроме того, на схеме приведены отправки сигналов в схему АВР (автоматический ввод резерва). Это означает, что в рассматриваемом проекте имеется несколько однотипных насосов, один из которых может быть рабочим, а другой резервным. Данный электродвигатель может быть поставлен на АВР, то есть он будет включаться автоматически при отключении рабочего насоса или при достижении каким-то контролируемым параметром уставки.

При использовании ПТК структура системы управления оборудованием существенно изменяется.

Вместо оперативных панелей и пультов с ключами, лампами и приборами используются операторские станции на базе обычных компьютеров. На их дисплеях отображаются мнемосхемы, показывающие состояние процесса, а воздействие на объекты осуществляется с помощью клавиатуры и мыши.

Логика работы реализуется в микропроцессорных контроллерах на алгоритмическом уровне, а связь с объектом осуществляется через модули устройств сопряжения с объектом (УСО).

В состав ПТК АСУ ТП ТЭС в общем случае входят:

устройства верхнего уровня (устройства связи оперативного персонала ТЭС с АСУ ТП и обслуживающего персонала с ПТК), например операторские станции, вычислительная (расчетная), архивная, инженерная станции, экран коллективного пользования, серверы и т.п.;

устройства нижнего уровня, например контроллеры, устройства связи с объектом управления, в том числе источники электропитания входных и выходных каналов приема аналоговых и дискретных сигналов и выходных каналов выдачи управляющих сигналов, шкафы для размещения различных устройств нижнего уровня ПТК и клеммных колодок (досок выводов) для подключения кабелей от объекта, дополнительные кроссовые шкафы и шкафы промежуточных реле-усилителей, а также устройства цифровой связи с внешними, по отношению к ПТК, автономными подсистемами автоматического управления, интеллектуальными датчиками (первичными преобразователями сигнала) и исполнительными механизмами объекта управления;

устройства и линии связи, обеспечивающие обмен информацией в цифровом виде и командами с другими ПТК и между различными устройствами одного ПТК;

устройства цифровой связи с устройствами телемеханики, устанавливаемыми на ТЭС для приема команд от вышестоящего уровня управления АСДУ и передачи информации в АСДУ (как правило, только для ПТК АСУ ТП общестанционного уровня управления ТЭС);

устройства цифровой связи для передачи информации в АСУ ТП ТЭС (как правило, только для ПТК АСУ ТП общестанционного уровня управления ТЭС);

устройства электропитания ПТК, например вторичные источники питания ПТК и устройства для подключения внешних силовых кабелей электропитания и т.п.;

сервисная аппаратура и ЗИП;

базовое (фирменное) и прикладное (пользовательское) программное обеспечение;

документация.

В состав автономных систем (подсистем) автоматического управления входят подсистемы, реализующие отдельные функции контроля и управления теплоэнергетическим оборудованием (например, ЭЧСР), а также специализированные микропроцессорные подсистемы электротехнического оборудования, в том числе поставляемые в комплекте с оборудованием:

микропроцессорная система (подсистема) возбуждения (МП СВ);

микропроцессорная система (подсистема) синхронизации (МП СС);

микропроцессорная система (подсистема) технологического контроля генератора (МП АСТКГ);

микропроцессорная подсистема релейных защит и автоматики (МП РЗА);

микропроцессорная подсистема противоаварийной автоматики (МП ПА) (как правило, только для ПТК АСУ ТП общестанционного уровня управления ТЭС);

микропроцессорная автоматизированная система (подсистема) коммерческого учета электроэнергии и тепла (МП АСКУЭ) (как правило, только для ПТК АСУ ТП общестанционного уровня управления ТЭС) и т.п.

Количество контролеров и операторских станций может быть различным в зависимости от сложности объекта управления или характеристик выбранного ПТК.

Современные ПТК позволяют строить распределенные системы управления. Модули УСО, осуществляющие непосредственно прием и выдачу сигналов, соединяются с МПК по полевой сети (обычно кабелем «витая пара»), обеспечивающей передачу данных на несколько сотен метров. Это позволяет располагать модули УСО в непосредственной близости к оборудованию, например в помещении распределительного устройства. Это существенно сокращает кабельные связи, так как основной объем данных на большие расстояния передается по единственному информационному кабелю. Также на значительные расстояния могут быть удалены между собой операторские станции и МПК, так как сеть Ethernet при реализации на оптоволокне может достигать нескольких километров.

При включении в АСУ ТП микропроцессорных устройств релейных защит их подключение к верхнему уровню также выполняется по полевым сетям. Фактически микропроцессорное устройство защиты представляет собой комбинацию контроллера и модулей УСО, обслуживающую одно присоединение.

Функциональная структура ПТК АСУ ТП ТЭС определяется сложившейся технологией управления оборудованием ТЭС.

В функциональной структуре ПТК АСУ ТП ТЭС с позиций пользователя могут выделяться следующие функциональные подсистемы:

сбора, первичной обработки и распределения информации получаемой от датчиков теплотехнических и электротехнических параметров в виде аналоговых, дискретных и цифровых сигналов, включая прием и передачу информации от других ПТК АСУ ТП ТЭС, АСДУ, автономных подсистем автоматического управления, а также формирования массивов текущей информации для дальнейшего использования другими подсистемами;

представления информации и взаимодействия пользователей с ПТК (оператор-технолог, обслуживающий персонал ПТК);

дистанционного управления приводом исполнительных механизмов (устройств) задвижек, регулирующих органов, электродвигателей, высоковольтных выключателей, разъединителей, управления системами типа МП системы возбуждения генератора, МП СС, МП РЗА и т.п.;

автоматического регулирования, автоматического логического и программного управления и технологических блокировок, защит и защитных блокировок, реализующие соответствующие алгоритмы управления;

информационно-вычислительная, реализующая алгоритмы расчетных функций, накопления, усреднения, архивации информации и т. п.;

обмена информацией с АСДУ и АСУ П ТЭС (как правило, только для ПТК АСУ ТП общестанционного уровня управления ТЭС), а также с другими ПТК АСУ ТП ТЭС;

самоконтроля и самодиагностики ПТК, подстройки прикладных программ и заполнения информационной базы, сбора и обработки информации по технической диагностике ПТК (инструментальная подсистема);

реализации алгоритмов сервисных функций.

Управление с операторских станций

Управление оборудованием в рамках АСУ ТП ведется с операторских станций, представляющих собой обычно персональные компьютеры в промышленном исполнении. Оборудование, участвующее в технологическом процессе, отображается на экранах дисплеев в виде мнемосхем. Также на дисплеи выводится световая сигнализация. Звуковая сигнализация выводится на звуковые колонки. Выбор нужной мнемосхемы и оборудования для управления на дисплее (а также непосредственно управление) осуществляется с помощью мыши или клавиатуры.

На мнемосхеме температурного контроля показаны значения температур воздуха, охлаждающей воды, обмоток статора, масла, подшипников генератора, по которым осуществляется контроль за его работой. Значения температур для большей наглядности выведены как в виде цифровых индикаторов, так и в виде бар-графов. У бар-графов прорисованы отметки значений температур, соответствующие уставкам технологической сигнализации, что позволяет оператору легче контролировать режим работы. При превышении этих значений выводится световая и звуковая сигнализации. Факты срабатывания предупредительной и аварийной сигнализаций фиксируются в журнале событий, которые архивируются и в дальнейшем служат для анализа действий персонала и режимов работы оборудования.

Электродвигатели насосов изображены в виде кругов с треугольниками внутри. По внешнему виду символов оборудования оператор может судить о состоянии соответствующих электродвигателей. Так, красный цвет треугольника говорит, что электродвигатель включен, зеленый - отключен, белый - отсутствует напряжение цепей управления, мигание - наличие внештатных ситуаций. Рядом с символом электродвигателя выведен индикатор значения тока электродвигателя, по которому машинист может судить о его нагрузке. При повышении тока электродвигателя выше номинального, например на 10%, система формирует сигнал предупредительной сигнализации и фиксирует этот факт в журнале событий.

Рядом с вентиляторами на мнемосхеме показана панель АВР электродвигателей. С ее помощью, если один из электродвигателей находится в работе, другой может быть установлен в резерв, что должно вызвать его автоматическое включение при отключении электродвигателя рабочего насоса или при возникновении других условий для АВР. Так кнопкой «Вывести» АВР отключается; кнопкой «ВНГ-la» ставится на АВР электродвигатель ВНГ-la (при этом электродвигатель ВНГ-16 должен находиться в работе).

Для управления электродвигателем могут использоваться специальные панели управления, которые открываются, например, по двойному щелчку мышью на символе соответствующего насоса. На этой панели более подробно прописано состояние электродвигателя, а также находятся кнопки управления «Включить» и «Отключить».

Благодаря мощным графическим возможностям современных компьютеров могут быть выбраны различные формы отображения приборов и оборудования. Как видно из приведенных примеров мнемосхем, они достаточно наглядно отражают структуры объекта управления, что дает оператору возможность легко ориентироваться в различных ситуациях. Возможность анимации элементов мнемосхем, например, изменение цвета или изображения символов, позволяет сконцентрировать внимание на нужном объекте.

Наряду с мнемосхемами на операторских станциях могут быть просмотрены журналы событий, архивная информация. При управлении крупными объектами часто выделяют отдельные компьютеры для событийных и архивных станций.

Журнал событий позволяет в удобной форме анализировать развитие различных ситуаций. В нем могут фиксироваться как плановые действия, например включение / отключение оборудования, так и нештатные ситуации, например выход параметра за допустимые пределы. Разным событиям присваиваются разные приоритеты в зависимости от степени их важности. В зависимости от приоритета события отображаются разным цветом. По-разному отображаются входящие и уходящие события (например, если параметр вышел за допустимые пределы, а потом вернулся в рабочую зону).

Накопление и просмотр архивов аналоговых параметров ведется с помощью трендов, на которых отображаются графики изменения параметров во времени.

Фактически вместо ламп, показывающих приборов и табло сигнализации сигналы о состоянии электродвигателя поступают на модули входных сигналов УСО. Вместо ключей используются модули выходных сигналов УСО. Схемные решения, связанные с логикой работы и сигнализацией, вообще исчезают и переводятся на программный уровень.

Таким образом, общее количество аппаратуры и щитовых устройств сокращается. Не нужны панели АВР, сигнализации, пульты в традиционном их виде. С учетом того, что в современных распределенных системах автоматизации модули УСО могут располагаться непосредственно в помещениях распределительных устройств, существенно сокращается количество контрольного кабеля. Основной объем информации на большие расстояния (от распределительных устройств до щитов управления) передается по полевой сети, представляющей собой обычно один кабель в виде витой пары.

Следует отметить, что при компьютерной автоматизации существенно изменяются объемы и виды работ по созданию проекта. Перевод схемотехнической логики в контроллер приводит к тому, что значительная часть проекта выполняется программистами-технологами. Понятно, что схема управления и алгоритм управления тесно взаимосвязаны, поэтому при разработке схем нужно иметь базовые понятия о принципах реализации алгоритмов.

Для реализации функции температурного контроля генератора (измерения температур стали, меди, газа) используются термопреобразователи сопротивления. Сигналы от термометров сопротивления заводятся непосредственно на специализированные модули УСО.

Для дискретных сигналов большее распространение получили модули УСО на постоянное напряжение 24 В. Для подключения сигналов из цепей переменного и постоянного тока 220 В в ПТК часто используют промежуточные реле, что позволяет гальванически развязать высоковольтные силовые цепи и низковольтные цепи ПТК.

На основе списков входных и выходных сигналов формируется база данных переменных для программирования контроллеров и операторских станций. Кроме того, в эту базу заносятся переменные, не связанные с физическими сигналами, а используемые для промежуточных расчетов, отображения и хранения информации.

насос электродвигатель микропроцессорный дистанционный

Размещено на Allbest.ru