CC BY
71
тока преобразователя частоты, работающего на асинхронную машину. Представленный способ базируется на знании параметров схемы замещения асинхронной машины и задании величины пульсаций напряжения в звене постоянного тока. Отдельно необходимо отметить, что величина емкости также зависит от выбранного типа модуляции и условий работы. Поэтому, рекомендуется выбирать величину емкости большую относительно расчетной с учетом условий работы.
Список литературы
1. Колесниченко Д.А. Внутренняя рекуперация энергии в частотно-регулируемом асинхронном электроприводе / А.Н. Андреев, Д.А.
Колесниченко// Труды VII Международной (VIII Всероссийской)
-
приводу: ФГБОУВПО «Ивановский государственный энергетический университет имени В.И. Ленина». - Иваново: 2012. - 708 с.
2. Грузов B.J1. Преобразовательная техника: пособие по курсовому проектированию / B.JI. Грузов. - Вологда: ВоГТУ, 2001. - 92 с.
3. Копылов И.П. Электрические машины: Учеб. для вузов - 2-е изд., прераб./И.П.Копылов. - М.: Высш. шк.; Логос, 2000.-607 е.: ил.
УДК: 621.333
ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
Е.Я. Омельченко, В. О. Моисеев, O.A. Тележкин
Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И.Носова, Россия, г. Магнитогорск [email protected], [email protected]
--
гиями передачи информации [1]. В статье на примере электроприводов волочильных станов и намоточных устройств [2] рассмотрена эта проблема. Для волочильных станов среднего, тонкого и наитончайшего
-
лей частоты на базе микропроцессорных устройств и объединения главного электропривода волочильного стана (ВС) и электропривода намоточного устройства (НУ) в электромеханическую систему на базе промышленной локальной вычислительной сети. При этом для эффек-
тивного демпфирования упругих колебаний и стабилизации натяжения в пуско-тормозных режимах с помощью прикладных программ МПСУ необходимо выполнить расчет радиуса намотки, суммарного момента инерции НУ, заданного значения момента натяжения с учетом динамической коррекции и рассчитать дополнительный демпфирующий сигнал по моменту[3].
В статье представлено 3 типа локальных промышленных сетей, позволяющих выполнить заданные требования, отличающиеся элементной базой преобразователей частоты, дополнительными ячейками, и скоростью обработки сигналов.
Преобразователи частоты ACS 800 фирмы ABB позволяют выполнить построение простой локальной сети для двух преобразователей. Для построения пары Ведущий-Ведомый у приводов фирмы ABB необходимо соединение двух приводов через оптоволоконный кабель,
который подключается к модулям RDCO (рис.1). Модуль RDCO явля-
-
ными между приводами фирмы ABB, включает в себя 4 канала оптоволоконной связи, которые используются для расширения входов/выходов, подключения импульсного энкодера, подключения сете-
.
Модули RMIO-DX используются для подключения дискретных и аналоговых входных и выходных сигналов, используемых волочильщиком для управления каждого электропривода. Потенциометры R1 и R2 используются для задания скорости волочения и момента намотки, соответственно. Терморезисторы tl и t2 необходимы для контроля температуры статорных обмоток ВС и НУ. Контакты реле КУ1, КУ2 и КУЗ задают режимы пуска НУ, задания скорости или момента и толчковый режим при раздельном управлении ВС и НУ. Контакты реле КУ4, КУ5, КУ6 и КУ7 задают режимы пуска ВС, заправки (толчок при раздельном управлении), окончание работы по заданной длине и остановка по аварийной кнопке. Электромагнитный тормоз НУ включается
.
-
пы:
- в параметрах 70.08 M/F Mode устанавливается Master у Ведущей станции ВС и Follower у Ведомой станции НУ;
- выполняется установка адресов устройств в сети (Pr.70.07): 1-для Master, 2- Follower;
,
посылаемых от Ведущего к Ведомому (Master signalsl,2,3
Рг.70.09,Рг.70.10,Рг.70.11). Установка производится только у Ведущего привода. - Выполняется выставление источника опорного задания скорости (Pr.70.17) и момента (Pr.70.18).
ripflftfipniftftnmü пь RO ЯМ10-ПК_
У&НфСЫЫЛЕ iMoweirue «lüumTKi^BC_
t'H^epSHHOe SHOSIHUI
ияисрсмиое aiiflueju*
«NO Hlfci ■
ill- ЮМ.
All— K£l:6 '
Alit >21:7 »
«W- »1-е »
AOlt- JU1V w «1- XIVIO»-
ACQ* X21:V ' ADC- K21:U<
KMIJU кямвмки
vmmim m?"»
m: TSjrr
on Ktgi a ■
+2* к to - й ■
QORftD X2fcft < lX*WUKi±i6i
üi iL я&ьп •
+ ХСЗН CRNO кг»: 2
ГотоЬмосгчм
вой хаы •
Hüiü хгзсг<
ПОО Я 4
POZ1 Х9«И .
кигг xi»si
Ь
КЛЛ» iep-j 9
ROOJ *JU I Л •
Д414 ¿*0[АС) 1 ь. SA3
СОС8 т. VI4
ми <1/40 №z \Л5
Модуле т* Vit
СОЛОН NUVU »«и/Л Их VI7
■ni VIО
Ch3[PC} vie
• хлз ТУ V»
A
Преобразователь НУ
RMlb-OK
to
®
—Qr
о чт шиш
кг»1 +
• X»3 «KD
• хаы RAM _( Гмиакмит»
• атас J ROIJ
• их» _| Haiwmiue у пчуивю
М КСЛС KUZ2
^ Х2Й J AÜ53
©
• V»T » П031
яжялл пом
/ MopiO _\^ «tmem
конал связи ведущио/ведомви
vi z l«k Oin(Af0 MH
VII Т» DOCC
Ft* Uli (I/O)
Шй тх Meow СМ» roco
VI7 rtx Oi9[M ,/T)
via T*
vie R- 0iD(PC>
van TV XJ3-
Рис.1. Принципиальная электрическая схема цепей управления преобразователей частоты ACS 800
Для управления Ведомым приводом используются 3 циклических, однонаправленных сигнала. Время передачи данных составляет 2 мс.
В сигнале Master signals 1 (Pr.70.09) записывается слово управления ведущего приводом CW (Рг.7.01), если логика управления одинаковая, или любое другое сформированное слово, если есть отличия в управлении Ведущего и Ведомого. Формирование слова происходит в
прикладной программе многоблочного программирования в Ведущем приводе.
При управление моментом Ведомого привода в сигнал Master signals3 (Pr.70.ll) у Ведущего привода записывается значение опорного сигнала момента (Pr.25.01), а у Ведомого в параметре (Pr.70.17) устанавливается DS TORQ. Это означает, что он следит за моментом Ведущего по сигналу Master signals3. Расчет необходимых переменных в преобразователях ACS800 выполняется с помощью адаптивного программирования - небольшого программируемого логического контроллера внутри МПСУ. Адаптивная программа позволяет изменять работу привода в больших пределах без необходимости использования специальных инструментов или языка программирования. Максимальный размер адаптивной программы - 15 функциональных блоков. Программа пользователя собирается из отдельных блоков, а инструментом программирования служит панель оператора. Пользователь задает входы в функциональные блоки, соединения между блоками, а также подключения к соответствующим входам/выходам или к сигна-
.
Преобразователи частоты Unidrive SP и Commander SK фирмы Control Techniques (Англия) позволяют построить локальную сеть для нескольких преобразователей частоты (рис. 2).
Для создания системы Ведущий-Ведомый у приводов фирмы Control Technics необходимо использование дополнительного модуля SM-Applications, который устанавливается в дополнительное гнездо привода ВС. Этот модуль является дополнительным процессором для пре-
-
щиеся или писать собственные прикладные программы. Модуль обладает мощными сетевыми возможностями, так что можно соединить вместе несколько преобразователей и другое оборудование (электрические датчики параметров процесса, гидро-, пневмоприводы, исполнительные механизмы и др.) в последовательную сеть для обмена технологической информацией, что позволяет получить полные приклад.
Организация канала связи реализуется двумя путями: через сеть
CTNet или канал последовательной связи RS485. Для безошибочной
-
.
Модуль SM-Applications можно программировать с помощью многоступенчатых схем (LD), функциональных блок-схем (FBD) и языка программирования привода DPL. Вместе все это называется Программа DPL.
Рис. 2. Припцитшлъпая электрическая схема цепей управления преобразователей частоты Unidrive SP и Commander SK
Настройка привода Ведущий-Ведомый через сеть CTNet включает в себя следующие этапы:
- конфигурация уникальных адресов ведущего и ведомого (Pr 15.23) в диапазоне 0 до 255; настройка скорости передачи 5 мбит/с (Рг 15.24);
- установка времени циклических данных 1 мсек (Рг 15.25);
- формирование каналов циклических данных в программе DPL. Возможно использование до 10 каналов in и out. Данные для отправки берутся из регистров модуля SM-Applications _R00% до _R79% Ведущего привода и записываются в регистры _S00% до _79% Ведомого привода;
- программирование логики работы и обработки опорных сигналов задания в программе DPL.
Модуль SM-Applications можно использовать для синхронизации двух или нескольких приводов по сети CTSync, а также передать 3 значения данных. Они состоят из 2-х 32-битовых целых со знаком и
одного 8-битового целого без знака. Ведущий вырабатывает опорные данные, которые передаются всем ведомым по сети.
Настройка привода Ведущий-Ведомый через канал последовательной связи RS485 включает в себя следующие этапы:
- установка одинакового времени обновления для всех узлов (Pr.#81.12);
- программирование логики работы и обработки опорных сигналов задания в программе DPL;
Формирование опорных данных происходит в функциональном блоке модуля SM-Applications CTSYNCSetMasterReferences. Чтение данных в блоке CTSYNCGetSlaveReferences. Допускается иметь
.
Элементы управления волочильным станом подключаются к входным/выходным клеммам преобразователей частоты, по аналогии с преобразователями ACS800 (рис.7.9).
Преобразователи частоты Commander SK могут поддерживать последовательную связь по сети Profibus или по 2-проводному стандарту RS485 с разъемом RJ45.
Для организации связи по Profibus в приводах Control Techniques необходимо наличие дополнительных модулей SM-Profibus. В SM-PROFIBUS-DP стоит 16-битный процессор, который поддерживает промышленную сетевую систему, заменяющую обычные системы проводной разводки, используя последовательную передачу данных до 64 величин (32 входных и 32 выходных циклических слов данных) со скоростью передачи от 9,6 кбит/с до 12 мбит/с. Для надежной и безошибочной работы необходимо наличие нагрузочных резисторов на крайних элементах сети (рис. 3).
Настройка привода включает в себя следующие моменты:
- установка уникального адреса для каждого привода^. 15.03) в диапазоне от 0 до 126;
- выставление скорости передачи данных по сети, модуль SM-PROFIBUS-DP автоматически определяет скорость передачи в сети PROFIBUS-DP и синхронизируется с ней;
- установка типа РРО 4 (Рг. 15.05). Данный тип РРО содержит 6 циклических слов in и out, первые два слова настроены по умолчанию и не доступны для изменения. В них содержится информация о слове управления и задания на скорость для данных out, слово состояния и текущей скорости привода. Остальные 4 слова используются по усмотрению пользователя;
- разрешение работы от PLC (Рг. 1.21).
Преобразователь ВС Преобразователь НУ
Comrnondsr SK__Cemmqnda- 5К_
OB П ® • TI 08
AI1 + TZ " • 12 AI1 +
+1 DB T3 • . erf- . 1 i .¿Г. ■•13 +1С8
Температуре д&ватсля AI2+ 74- » ■•Т4 AI 2+ Температура двеат&ля
1 / Наложение торнам
тори та R02
вбикателя НУ
5M-Profl&U 1 № W 1. • 1 0V SM-Proflbus DP
Rx/T. B» -У «8 VT* Н
Level 2
В программу управления к Волочильному стану #2
процессом
Рис. 3. Принципиальная электрическая схема цепей управления преобразователей частоты Commander SK
Необходимое слово управления формируется в контроллере и передается по PZDl-out (Рг. 6.42) в привод. Реакция привода отслеживается по слову состояния STW PZDl-in (Рг. 10.40), таким образом, формируется и контролируется логика управления.
-
зовать один или несколько приводов в системе, управляемой ведущим регулятором, например, программируемым логическим контроллером или компьютером. 2-х проводной канал последовательной связи в качестве аппаратного стандарта использует стандарт EIA485, также называемый RS485. Привод Commander SK оснащен отдельным стандартным полудуплексным интерфейсом EIA485, который позволяет по мере необходимости выполнять все операции по настройке, эксплуатации и контролю привода. Поэтому всей работой привода можно управлять только по интерфейсу EIA485 и не нужно прокладывать ни.
Каждый приемопередатчик представляет для линии EIA485 две единичные нагрузки. Это означает, что к одному линейному буферу можно подключить группу из 16 приводов. Если использовать дополнительные линейные буферы, то ведущий регулятор может управлять работой до 124 приводов. Сеть должна иметь конфигурацию гирлянды, а не конфигурацию звезды.
Элементы управления волочильным станом подключаются к входным/выходным клеммам периферийных ячеек программируемого логического контроллера. К входным клеммам преобразователей ча-
-
сопротивления tl и t2. Такое решение сокращает количество проводов, увеличивает надежность работы цепей управления и улучшает общую
.
Выводы
1. Приведенные решения локальных промышленных сетевых систем решают поставленную задачу - совместное управление электроприводами ВС и НУ, приводящее к снижению колебаний натяжения в электромеханической системе «волочильный стан - намоточное устройство» за счет использования дополнительных программных средств, однако они отличаются по способам решения и комплектации
.
2. Первый вариант для преобразователей частоты ACS800 построен на применении оптоволоконных кабелей управления, улучшающих гальваническую развязку между преобразователями и повышающих надежность работы схемы, однако требующих дополнительных ячеек RCDO.
3. Второй вариант использует 2-х проводную сеть, состоящую из экранированной витой пары и дополнительных модулей SM-Applications и SM-ProfibusDP. Это решение можно упростить, если в преобразователе Commander SK использовать стандартный полудуплексный интерфейс EIA485 (RS485).
4. Третий вариант предусматривает также 2-х проводную связь на основе модулей SM-ProfibusDP, но с обязательным применением программируемого логического контроллера с набором периферийных модулей. Этот вариант может показаться самым затратным, однако с переходом на интерфейс EIA485 (RS485) можно отказаться от дополнительных модулей SM-ProfibusDP, а наличие контроллера позволит подключить к локальной сети несколько волочильных станов (участок, пролет, цех), что обеспечит лучшую диагностику электроприводов и
.
5. Окончательное решение по применению промышленной сетевой системы зависит от типа применяемых преобразователей, количества конкретных волочильных станов на предприятии и конечно,
.
Список литературы
1. Иванов А.Г. Современные автоматизированные системы электропривода для металлургии. / А.Г. Иванов, К. А. Иванов. // АЭП 2012: Труды VII Международной (XVIII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу. - Иваново, 2012. С. 453-457.
2. Омельченко Е.Я. Перевод электроприводов намоточных устройств волочильных станов на систему «преобразователь частоты -асинхронный двигатель» / А.С.Сарваров, Е.Я. Омельченко // Известия вузов. Проблемы энергетики. КГЭУ.- 2011. -№ 5,6.-С. 104-113.
3. Омельченко Е.Я. Автоматизированные электроприводы волочильных станов по системе ПЧ-АД. / Е.Я. Омельченко, В.О. Моисеев, O.A. Тележкин. // АЭП 2012: Труды VII Международной (XVIII Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу. -Иваново, 2012. -С. 545-548.
УДК: 629.735(07)
УПРАВЛЯЕМЫЙ СИНХРОННЫЙ РЕЖИМ В ЭЛЕКТРОПРИВОДЕ АППАРАТА ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ
Д. В. Коробатов, А. С. Кульмухаметова, A.A. Шевченко
Южно-Уральский государственной университет (НИУ'), Россия, г. Челябинск [email protected]
Как правило, в безредукторном электроприводе предъявляются повышенные требования к пульсациям электромагнитного момента и частоты вращения электродвигателя, особенно, при низкой частоте вращения рабочего органа. Как показано в [1], для снижения пульсаций момента и частоты вращения в вентильном электроприводе, необходимо перейти от дискретной позиционной коммутации, обеспечивающей конечный набор положений вектора МДС статора, к позиционной модуляции вектора МДС статора. В современном электроприводе эта задача решается с помощью организации так называемого векторного управления, обеспечивающего не только плавный поворот вектора МДС, но и решение целого ряда других задач управления [2]. Однако, для решения всего комплекса задач векторного управления, требуется достаточно сложная, а значит, и достаточно дорогая аппаратно-программная платформа. Желание максимально упростить и удешевить реализацию электропривода, сохранив при этом высокую
энергоэффективность, привело к созданию рассматриваемого способа
-
тильного электродвигателя (ВД) при наличии только трех дискретных датчиков Холла, обеспечивающих позиционную коммутацию.
