CC BY
37Использование оборудования Moeller
в учебных лабораторных стендах
Владимир Фролов, д. т. н., профессор Андрей МАМрУкоВ
В Санкт-Петербургском государственном политехническом университете на кафедре «Электротехника и электротехнологии», в соответствии с договором о сотрудничестве, создан учебный центр компании Moeller. разработанные лабораторные стенды предназначены для обучения специалистов навыкам работы с промышленными контроллерами Moeller, а также для проведения занятий со студентами. В статье представлено описание стендов и кратко — их возможности.
Управление векторным преобразователем частоты вращения асинхронных электродвигателей
Стенд базируется на частотном преобразователе Moeller серии DF-5. Оборудование позволяет освоить способы регулирования его параметров и оценить возможности преобразователя частоты по изменению моментов вращения двигателя в области пусковых частот. С помощью стенда можно определить законы изменения тока статора, напряжения питания и мощности двигателя во всем диапазоне рабочих частот.
Асинхронный двигатель с автоматически управляемой частотой и амплитудой подводимого напряжения к статору двигателя позволяет по сравнению с двигателями постоянного тока обеспечить электроприводу более высокое быстродействие с относительно малыми потерями энергии в переходном режиме, а в установившемся режиме — плавное, в широком диапазоне регулирование скорости.
С помощью преобразователя DF-5-340 при подаче на его вход линейного трехфазного напряжения (илех = 380 В) частотой 50 Гц можно получить на выходе линейное напряжение, изменяемое в пределах ил вых = 0-100%, с частотой, изменяемой в пределах 0-360 Гц. При этом значение выходного тока при частоте коммутации прямоугольных импульсов от 0,5 до 16 кГц может составить 1,5-22,5 А. Это позволяет осуществлять высокоточное управление скоростью вращения роторов двигателей мощностью 0,37-7,5 кВт. В преобразователе предусмотрен алгоритм изменения выходного напряжения, как по линейному закону (пропорционально частоте), так и по квадратичному (пропорционально квадрату частоты).
Кроме того, в преобразователе предусмотрена возможность реализации режима энергосбережения путем ограничения величины напряжения при достижении так называемой базовой частоты ^ь), при которой напряжение максимально.
Обучение на данном стенде предусматривает изучение различных методов управления
преобразователем. Значения частоты задаются с помощью параметров преобразователя и внешнего потенциометра. Анализируются способы подачи команд с панели управления и с цифровых входов с помощью ключей. В преобразователе предусмотрена возможности реализации вольт-частотной характеристики, которая позволяет увеличивать величину выходного напряжения и, как следствие, момента в области низких частот. Производится снятие характеристик двигателя в зависимости от частоты источника питания.
Автоматизированное управление электроприводами конвейеров
Другие два стенда оборудованы электронными программируемыми реле серий EASY и MFD-Titan компании Moeller. Они моделируют ситуацию управления двигателями конвейерных лент.
Первый стенд позволяет изучить возможности электронных программируемых реле серии EASY и освоить на их базе методы
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 12 '2009
поочередного пуска трех конвейерных лент в различных направлениях.
Второй стенд оборудован программируемым реле MFD-Titan с возможностью визуализации на встроенном дисплее. С помощью этого оборудования можно освоить навыки программирования реле MFD-Titan. В качестве учебного лабораторного опыта предложен пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором путем переключения схемы соединения обмоток статора со «звезды» на «треугольник» и реверсирования двигателя с использованием торможения методом противовключения.
В настоящее время находит применение ручное и автоматизированное управление технологическими процессами, в том числе управление электродвигателями. Ручное управление электроприводом, включающее в себя различные операции (пуск, остановка, торможение и т. п.), требует наличия механических устройств управления. При этом должны учитываться случайно возникающие, связанные с неправильными действиями человека, воздействия на электропривод, которые способны нарушить точность выполнения электромеханических операций, а в ряде случаев приводят к короткому замыканию в силовой части двигателя. Это требует обеспечения защиты от несанкционированных действий оператора путем реализации дополнительных механических и электрических блокировок.
Автоматизированный электропривод освобождает человека от однотипных, монотонных операций по формированию управляющих воздействий на исполнительные органы
рабочих машин. При этом участие оператора сводится к выполнению операций по запуску автоматизированной системы управления и надзору за электроприводом на случай возникновения аварийных ситуаций.
Все операции, связанные с включением, отключением, переключением и реверсом электроприводов, в рассматриваемых схемах проводятся автоматически. Лишь только команды «Пуск» и «Стоп» в этих схемах выполняются оператором. Применение микроконтроллеров и микропроцессоров в системах автоматического управления повышает их надежность и потенциальные возможности унификации. В то же время управление с помощью микропроцессоров и микроконтроллеров требует внесения в их память соответствующих управляющих программ, а работать с ними должны специально подготовленные операторы высокой квалификации.
Семейство электронных программируемых реле немецкой фирмы Moeller, называемых также управляющими реле, представлено в настоящее время сериями EASY 500, EASY 700, EASY 800 и многофункциональным дисплеем MFD-Titan. Эти устройства являются малогабаритными управляющими приборами, которые способны решать комбинационные задачи. Напряжение питания устройств возможно на постоянном токе (12, 24 В) и на переменном токе (115, 240 В).
Все внутренние функции реле реализуются в программной форме. Программирование производится путем ввода в память устройства электрической схемы, содержащей входные цепи, контакты, катушки соответствующих
реле и соединяющих их линий. Для удобства настройки и эксплуатации участки схемы, по которым проходят токи, подсвечиваются. Ввод программы осуществляется от встроенного пульта с клавиатурой и индикацией на ЖК-дисплее, с карты памяти или персонального компьютера.
Многофункциональный дисплей MFD-Titan выполнен по блочному принципу и состоит из трех блоков. Практически при тех же габаритах, что и реле EASY, он имеет дисплей увеличенных размеров с возможностью отображения статической и динамической информации, более мощный блок процессора с дополнительными функциями, в том числе и вычислительными, и блок входов/выходов.
Все устройства имеют дополнительные возможности за счет соответствующих приставок расширения входов и выходов и обмена данными с другими информационными системами. Реле EASY и MFD-Titan могут быть также объединены в собственную информационную сеть, в которую могут входить до восьми приборов с устройствами расширения, находящимися на расстоянии до 1000 м.
С помощью учебных стендов проводится сравнение ручных и автоматических методов управления на базе контроллеров серии EASY. Во время занятий специалисты получают основы программирования в среде EASYSOFT, необходимые для самостоятельного написания программ управления. Кроме того, осуществляется обучение способам редактирования программ с помощью панели управления контроллера или на компьютере. ■
КОМПОНЕНТЫ И ТЕХНОЛОГИИ • № 12 '2009
www.kit-e.ru
