CC BY
22ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫЕ ПРИВОДЫ КС
Замира Шамшаддиновна Абдуллаева Шарифжон Шавкатжон угли
Тургунов
Ташкентский университет информационных технологий
Автоматизация различных видов производства является важным направлением научно-технического развития общества. Автоматизация ведет к повышению производительности труда, освобождению человека из производственного процесса, к повышению качества продукции и к более полному удовлетворению потребностей общества. Основу современной автоматизации составляет концепция гибкой и безлюдной технологии. Безлюдная технология рассматривается как высокоавтоматизированный способ производства без участия (или с минимальным участием) людей в производственных процессах. Гибкая технология предполагает устранение ограничений (или существенное их сокращение) на характер выпускаемой продукции и резкое сокращение требуемых объемов подготовительных работ при переходе на новую продукцию. Под гибкой технологией понимается высокоавтоматизированное многономенклатурное производство, позволяющее в короткие сроки и в автоматизированном режиме осваивать выпуск новой продукции. Наиболее полно гибкая и безлюдная технологии реализуются в гибких производственных системах и в гибких автоматизированных производствах. Гибкие производственные системы (ГПС) получают широкое распространение в производстве. Для их разработки и внедрения задействованы значительные ресурсы общества.
Роль интеллектуальных компьютерных сетей (КС) в решении подобных задач намного больше. При создании интеллектуальных КС интеллектуальные приводы на сегодняшний день имеют высокую значимость.
Привод постоянного тока. В самом разнообразном технологическом оборудовании широко используются управляемые электроприводы, позволяющие регулировать скорость вращения вала электродвигателя. Сочетание электропривода с электронными преобразователями электроэнергии и микропроцессорным управлением позволило создать интеллектуальные электроприводы, обеспечивающие адаптацию к конкретным характеристикам управляемого электродвигателя и условиям его работы, а также автоматизацию процесса управления приводом.
Первыми были разработаны и нашли широкое применение в автоматизированном оборудовании электроприводы постоянного тока.
Электродвигатели постоянного тока позволяют регулировать скорость вращения путем изменения напряжения на якорной обмотке электродвигателя:
w1 U1-I*Ri
w 2
U2-I* Яя'
где М и w2 - угловые скорости вращения, соответствующие напряжениям на якоре и! и и2 соответственно. Диапазон регулирования скорости электродвигателя при использовании данного метода
D =
Цном -I*Rя ^мин -I*Rя'
где ином и имин - номинальное и минимальное напряжения, I - ток в цепи якоря, Rя - сопротивление цепи якоря. Если регулирование скорости осуществляется без автоматического управления, то диапазон регулирования обеспечивается 10:1. При использовании автоматического управления диапазон регулирования возрастает до 1000:1 и более. Таким образом, преимущества автоматического управления очевидны.
Рисунок-1. Тиристорный привод.
На рис. 1 показана схема регулируемого электропривода постоянного тока с использованием управляемого тиристорного выпрямителя, питающегося от трехфазной сети переменного тока. Переменное напряжение сети выпрямляется с помощью мостового выпрямителя на управляемых тиристорах D1...D6. Изменяя фазу открытия тиристора по отношению к полупериоду напряжения сети, можно изменить напряжение на выходе выпрямителя. Это напряжение подается на якорную обмотку электродвигателя М. Реактор L и служит для сглаживания выпрямленного тока.
Обмотка возбуждения ОВ электродвигателя питается от независимого источника питания. Для управления открытием тиристоров служит схема управления, которая в современных приводах строится на базе микропроцессоров (рис. 2). Микропроцессор формирует необходимые сигналы управления на управляющих входах тиристоров, в зависимости от требуемой скорости вращения вала двигателя. Регулирование скорости двигателя осуществляется путем
изменения напряжения питания двигателя с выхода тиристорного регулятора V1 -V4, что достигается управляемым сдвигом фазы открывающих импульсов, вырабатываемых блоком дискретно-управляемых временных задержек БОУЗ. Величина сдвига, необходимая для получения требуемого фазового сдвига управляющего импульса, вычисляется микропроцессором МП на основе результатов измерения угловой скорости вала двигателя и тока якоря.
Шина адреса
Рисунок-1. Управление приводом постоянного тока.
Скорость вала двигателя измеряется тахогенератором ТГ, а величина тока определяется по падению напряжения на резисторе R, поступающему на вход усилителя У. Аналоговые измерительные сигналы через аналоговый мультиплексор АМ поступают на управляемый аналого-цифровой преобразователь АЦП и через шину данных вводятся в микропроцессор. Для повышения помехоустойчивости системы в цепях измерительного сигнала предусмотрены фильтры Ф.. Микропроцессор вычисляет истинное значение скорости и сравнивает его с заданным, по величине рассогласования определяет требуемое значение угла фазового сдвига импульсов, управляющих тиристорами. В системе обеспечивается также функция выдачи оператору в цифровой форме информации о скорости двигателя и величине потребляемого двигателем тока. Достоинством системы является возможность изменения закона регулирования программным путем, адаптивного управления и расширения функций системы. Вместо тиристорных выпрямителей могут использоваться транзисторные выпрямители. К достоинствам привода постоянного тока относят: удобство настройки, надежность, экономичность, высокий коэффициент полезного действия, простоту ввода в эксплуатацию. Этот привод нашел применение в станках-автоматах, оборудовании с ЧПУ, промышленных роботах и т.д. Так, например, фирма Siemens производит семейство интеллектуальных управляемых приводов постоянного тока SIMOREG DC-MASTER. Семейство содержит варианты приводов, предназначенных как для решения комплексных задач привода, так и для стандартных приложений. Охватываемый диапазон мощностей от 6,3 кВт до 2000 кВт. Время нарастания вращающего момента находится в пределах 10 мс. Приводы рассчитаны на напряжения питания от 400 В до 830 В
при токах нагрузки до 10000 А. Построены приводы по модульному принципу. Преобразователи SIMOREG DC-MASTER могут использоваться как для управления моторами постоянного тока, так и для специальных приложений. Управление приводами и их программирование могут осуществляться от локального пульта управления или от внешнего компьютера. Для соединения с внешними устройствами (например, с компьютером) SIMOREG DC-MASTER имеет встроенный интерфейс RS-232 и сетевой адаптер для промышленной локальной сети PROFIBUS-DP. Отдельные преобразователи можно объединять по схеме "от точки к точке" с использованием интерфейса RS-485, что позволяет осуществлять каскадное регулирование. Привод переменного тока до последнего времени наиболее массовым электроприводом был нерегулируемый электропривод переменного тока с асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором. Принципиальная возможность регулирования такого электропривода заключается в использовании питания переменной частотой. Однако практическая реализация способа упирается в сложность технической реализации источника питания с переменной частотой и управления им. Развитие силовой электроники и микропроцессорной техники управления позволило успешно решить задачу частотного регулирования скорости вращения вала асинхронных электродвигателей переменного тока. Доля таких приводов в промышленности постоянно растет. На рынок поступают контроллеры для частотного регулирования электродвигателей мощностью от десятков ватт до сотен мегаватт. Такие контроллеры имеют возможности для построения замкнутых систем регулирования, для адаптации к объекту управления и для встраивания в сложные автоматизированные системы управления, т.е. обладают признаками интеллектуальных устройств.
При использовании приводов (как постоянного, так и переменного тока) в системах комплексной автоматизации производственных процессов реализуются сетевые возможности интеллектуальных приводов. Наличие этих возможностей позволяет управлять приводами в локальных сетях или обеспечивать взаимодействие приводов, соединяя их по схеме "от точки к точке" для обмена информацией. Пример реализации сетевых возможностей для управления приводами Siemens показан на рис. 3.
Объединение всех средств управления достигается использованием промышленной локальной сети стандарта PROFIBUS. На верхнем уровне управления могут использоваться персональные и промышленные компьютеры, программаторы, промышленные контроллеры (например, SIMATIC фирмы Siemens), интеллектуальные панели оператора. Приводы (контроллеры приводов) подключаются к сети с использованием встроенных интерфейсов. Все современные приводы Siemens имеют такие возможности. Одновременно в сети могут взаимодействовать различные типы приводов. Отдельные приводы могут непосредственно связываться друг с другом, используя непосредственную связь SIMOLINK.
REFERENCES
1. А.В. Федотов. Автоматизация управления в производственных системах. Учебное пособие. Омск 2001 г.
2. Информационный справочник средств вычислительной техники. М.: ВНИИ Стандартэлектро, 1991.
