Пояснения к содержанию подразделов 4.1, 5.2, 5.3 дипломного

Выбор управляемого преобразователя (4.1)
Содержание подраздела:
• Представить описание трех вариантов преобразователей частоты: ключевые особенности в
виде краткого текстового описания, изображение устройства, характеристики в виде таблицы
(форма таблицы см. слайд №4). Таблица и текстовое описание не должны дублировать друг
друга. Пример таблицы см. на слайде №5
• Свести данные по всем устройствам в итоговую сравнительную таблицу (пример на слайд
№6). Выбранный вариант в таблице выделить цветом. Под таблицей текстом пояснить
основные критерии сравнения и обосновать выбор того или иного варианта на основании
данных таблицы.
Важно:
• Сравниваться должны конкретные модели ПЧ (не серии!) с указанием полной маркировки
и всех необходимых комплектующих в таблице.
• Пункты, выделенные жирным, в таблице являются обязательными. Если ПЧ используется и
в качестве контроллера, т.е. отдельного устройства управления нет, то обязательны все
пункты таблицы.
• Обязательно сохранять и предоставлять ссылки на страницы или электронные каталоги,
откуда взяты данные оборудования.
Основные производители ПЧ на стр. 143-145 Харазова. См. сайты производителей
Методика выбора ПЧ на слайде №3.
Выбор управляемого преобразователя (4.1)
Подробно методика выбора ПЧ изложена в http://powergroup.com.ua/vibor_preobrazovatelya_chastoti
Принципы выбора преобразователя частоты:
1: по напряжению питания и числу фаз управляемого двигателя (двигателей)
2.1: по механической мощности двигателя (паспортная мощность ПЧ должна быть больше или равна
мощности двигателя для нагрузки, для группы параллельно подключенных
двигателей мощность
суммируется) ИЛИ
2.2: по номинальному току двигателя. Номинальный ток ПЧ (без перегрузочной способности) должен быть
больше номинального тока двигателя, для группы параллельно подключенных двигателей токи суммируется
ПЧ с перегрузочной способностью 150% и выше для работы на центробежный насос или вентилятор
часто можно выбрать на ступень ниже паспортной мощности [кВт] двигателя. Для работы в составе
подъемного механизма может потребоваться ПЧ, имеющий номинальную мощность, на две ступени
выше паспортной мощности [кВт] двигателя
Выбор рекомендуется делать по току, поскольку именно он определяет режимы работы выходных
каскадов и не требует пересчета параметров. Параметры двигателя (ток, мощность) берем из паспорта (с
шильдика)
двигателя,
либо
рассчитываем
по
формулам
из
методики
или
из
http://www.eti.su/articles/promishlennaya-avtomatika/promishlennaya-avtomatika_590.html
3: по виду управления (скалярное, векторное безсенсорное, векторное с обратной связью по скорости).
Прочтите хотя бы http://www.power-e.ru/pdf/2004_01_50.pdf – кратко, но доступно написано
4: типу нагрузочной характеристики: при скалярном управлении (U/f – линейная либо гиперболическая для
транспортеров, конвейеров, подъемных механизмов; U/f2 – параболическая для центробежных насосов,
компрессоров и т.д.)
5: по коммуникационным каналам (для подключения датчиков, организации управления или
взаимодействия с вышестоящими АСУ)
поддержка требуемых интерфейсов, как правило , RS-485, RS-422 и протоколов ModBus, DeviceNet; работа в
сетях, например, Profibus, CAN и др., а также наличие требуемого числа и типа аналоговых и дискретных
входов и выходов. Рассматривается во взаимосвязи с контроллером
6: по функциональным возможностям: наличие тормозного модуля (резистора), регулировка скорости
торможения/разгона, встроенный ПИД-регулятор и т.д.
Выбор управляемого преобразователя (4.1)
Форма таблицы описания ПЧ
Характеристика
Питающая сеть
Диапазон рабочих температур, °С
Выходная мощность, кВт
Выходной ток, А
Применяемый вид управления
Вид нагрузочной характеристики
Управление группой устройств
Каналы ввода-вывода:
- аналоговые входы, шт.
- аналоговые выходы, шт.
- дискретные (частотно-импульсные) входы, шт.
- дискретные (релейные) выходы, шт.
Тип (диапазон) сигналов по аналоговым каналам:
- аналоговые входы
- аналоговые выходы
Типы дискретных входов
Типы дискретных выходов
Макс. выходной (коммутируемый) ток, мА
Выходное напряжение, В
Поддерживаемые интерфейсы и протоколы
Перегрузочная способность по току, %
Наличие тормозного резистора
Класс защиты корпуса
Цена, руб.
Значение
(число фаз, напряжение, частота)
воль-частотное или векторное (сенсорное/
безсенсорное)
u/f, U/f2, u/√f (при векторном пункт
исключить)
да/нет (при векторном пункт исключить)
униф. сигналы тока или напряжения
(сухой контакт, транзистор (открытый
коллектор)
Транзисторный ключ (открытый коллектор),
реле электромеханическое, реле
твердотельное (симистор)
да/нет
Выбор управляемого преобразователя (4.1)
Пример таблицы описания ПЧ
Характеристика
Питающая сеть
Диапазон рабочих температур, ºС
Выходная мощность, кВт
Выходной ток, А
Применяемый вид управления
Вид нагрузочной характеристики
Управление группой устройств
Каналы ввода-вывода, не менее:
- аналоговые входы, шт.
- аналоговые выходы, шт.
- дискретные входы, шт.
- дискретные выходы, шт.
Тип (диапазон) сигналов по аналоговым каналам:
- аналоговые входы
- аналоговые выходы
Типы дискретных входов
Типы дискретных выходов
Макс. выходной (коммутируемый) ток, мА
Выходное напряжение, В
Поддерживаемые интерфейсы и протоколы
Перегрузочная способность, не менее, %
Наличие тормозного резистора
Класс защиты корпуса
Значение
3 фазы, 380…480 В, 50…60 Гц
- 10 ... +50
3,7
8
вольт-частотное
U/f2 (насосная)
нет
3
2
4
4
4…20 мА
4…20 мА/0…10 В
Сухой контакт
э/м реле
3А
30 В DC
RS-485, RS-422, ModBus RTU
150 (60с)
да
IP20
Выбор управляемого преобразователя (4.1)
Пример итоговой таблицы сравнения преобразователя частоты
Характеристика
Питающая сеть
Выходная мощность, кВт
Выходной ток, А
Каналы ввода вывода, шт.,
- аналоговые входы
- аналоговые выходы
- релейный выход
Поддерживаемые интерфейсы и
протоколы
Диапазон рабочих температур, ºС
Перегрузочная способность, %
Наличие тормозного резистора
Класс защиты корпуса
Цена, руб.
ОВЕН ПЧВ
OMRON JX-A4040
ВЕСПЕР Е3-8100103-4К0-В
005Н
Трехфазное 380…480 Трехфазное 380- Трехфазное 380-460
В с частотой 50/60 Гц 460 В с частотой
В с частотой 50/60
50/60 Гц
Гц
4
4
3,7
8,2
8,6
8
2 (0...10 В, 4...20 мА)
2 (0...10 В, 4...20 мА)
1 (240 В)
2 (0...10В,4...20
мА)
RS-485,
ModBus RTU
0…40
150% (60с)
+
IP20
RS-485,
ModBus RTU
-10…+55
150% (60с)
+
IP20
4 (0...10 В, 4...20
мА)
1 (0...10 В, не более
2 мА)
RS-485, RS-422,
ModBus RTU
- 10 ... +50
150% (60с)
+
IP20
Выбор управляющего устройства (5.2)
Содержание подраздела:
• Представить описание трех вариантов управляющих устройств (промышленных
контроллеров (ПЛК, PC-based контроллеров) в конкретной конфигурации (для модульных и
распределенных контроллеров), или трех конфигураций промышленных или офисных
компьютеров): ключевые особенности в виде краткого текстового описания, изображение
устройства, характеристики в виде таблицы. Таблица и текстовое описание не должны
дублировать друг друга. Форма таблицы описания на слайде №9. Пример описания на
слайде №10. при выборе учитывать коммуникационные возможности ПЧ.
• Свести данные по всем устройствам (например, ПЛК) в итоговую сравнительную таблицу.
Выбранный вариант в таблице выделить цветом. Под таблицей текстом пояснить основные
критерии сравнения и обосновать выбор того или иного варианта на основании данных
таблицы. Пример итоговой таблицы сравнения на слайде №11.
Важно:
• Сравниваться должны конкретные модели (например, WinPac8000 или Siemens S7 200 –
это не контроллеры, а серии!) и конфигурации с указанием полной маркировки и всех
необходимых комплектующих (модулей ввода-вывода, коммуникационных модулей,
блоков питания и т.д.) в таблице. Пункты, выделенные жирным в таблице, являются
обязательными.
• Обязательно сохранять и предоставлять ссылки на страницы или электронные каталоги,
откуда взяты данные оборудования.
Выбор управляющего устройства (5.2)
Принципы выбора устройства управления:
Поскольку разрабатываемые вами системы относятся к категории малых, то не надо
выбирать контроллеры для средних и больших систем автоматизации.
Основными характеристиками устройства управления в рамках ДП является число
необходимых входов-выходов (определяется количеством подключаемых датчиков и
управляемых исполнительных устройств) и их тип (диапазоны унифицированных сигналов,
типы входных каскадов или выходных устройств), поддерживаемые интерфейсы и их
количество (определяемое количеством подключаемого внешнего оборудования и типом сети)
и протоколы (в т.ч. для подключения распределенных модулей ввода-вывода), условия
эксплуатации и напряжения питания, защита от внешних воздействий, время реакции,
показатели надежности.
Достаточно большой выбор контроллеров:
• http://www.insat.ru/products/?category=20
• http://www.plcsystems.ru/
• Основные производители промышленных контроллеров на стр. 171-173 Харазова. См. сайты
этих производителей
Выбор управляющего устройства (5.2)
Форма таблицы выбора устройств контроля и управления
Характеристика
Напряжение питания
Степень защиты корпуса
Температурный режим эксплуатации, °С
Центральный процессор
Объем оперативной памяти (ОЗУ)
Объем энергонезависимой памяти программ (Flash ПЗУ)
Объем энергонезависимой памяти данных (EEPROM ПЗУ)
Операционная система
Число каналов ввода вывода:
- аналоговые входы, шт.
- аналоговые выходы, шт.
- дискретные, шт.
- дискретные (релейные) выходы, шт.
Тип (диапазон) сигналов по аналоговым каналам:
- аналоговые входы
- аналоговые выходы
Типы дискретных входов
Типы дискретных выходов
Коммуникационные интерфейсы
Поддерживаемые протоколы передачи данных
Значение
Если есть
Если есть
Выбор управляющего устройства (5.2)
Пример описания промышленного PC-based контроллера ICP DAS WP-8841
Характеристика
Значение
10... 30 В DC (ном. 24 В DC)
Напряжение питания
Степень защиты корпуса
IP20
Температурный режим эксплуатации, °С
-25…+75
Центральный процессор
32-х разрядный PXA270 520 МГц
Объем оперативной памяти (ОЗУ)
128 Мб
Объем энергонезависимой памяти программ (Flash ПЗУ)
96 Мб (расш. до 8 Гб)
Объем энергонезависимой памяти данных (EEPROM ПЗУ)
16 Кб
Операционная система
Windows CE 5.0
Число каналов ввода вывода:
- аналоговые входы, шт.
I-8017HW: 16
- аналоговые выходы, шт.
I-8024W: 4
- дискретные, шт.
I-8053W: 16
- дискретные (релейные) выходы, шт.
I-8060W: 6
Тип (диапазон) сигналов по аналоговым каналам:
- аналоговые входы
±10 В, ±5 В, ±2.5 В, ±1.25 В, ±20 мA
- аналоговые выходы
0...20 мА , ±10 В
Типы дискретных входов
Логические уровни напряжения
10…30 В DC, 0…4 В DC
Типы дискретных выходов
Электромеханическое реле
2А @ 30В 0.25А @250В
Коммуникационные интерфейсы
2хEthernet 100BaseT, 1хUSB1.1,
2хRS-232, 1хRS-232/485, 1хRS485
Поддерживаемые протоколы передачи данных
Modbus RTU/ASCII/TCP и DCON
Выбор управляющего устройства (5.2)
Пример итоговой таблицы сравнения устройств управления
Характеристика
контроллера
Напряжение питания
Степень защиты корпуса
Температурный режим
эксплуатации, °С
ICP DAS WinPAC 8441
10…30 В DC
IP20
-25…75
32-х разрядный
PXA270 520 МГц
Advantech
ADAM-5550CE
10…30 В DC
IP20
0…55
Koyo Electronics
Direct Logic DL205
D2-04BDC1-1: 12/24 В DC
D2-04BDC1-1: IP20
0…60
32-х разрядный ADM
H2-WPLC3:
Центральный процессор
Geode GX533 (GX2) 400 32-х разрядный RISC 100
МГц
МГц
Объем оперативной памяти (ОЗУ)
128 Мб
128 Мб
H2-WPLC3: 8 Мб
Объем энергонезависимой памяти 96 Мб + 1 Гб внешней
карта Compact Flash
H2-WPLC3: 8 Мб
программ и данных (Flash ПЗУ)
Операционная система
Windows CE 5.0
Windows CE 5.0
H2-WPLC3: Windows CE
Число каналов ввода /
вывода:
- аналоговые входы, шт.
I-8017HW: 8/16
ADAM-5017: 8
F2-04AD-1: 4
- аналоговые выходы, шт.
0
0
0
- дискретные входы, шт.
0
0
0
- дискретные выходы, шт.
I-8037W: 16
ADAM-5056S: 16
D2-08TD2: 8
Тип (диапазон) сигналов по
4…20 мA
±10 В, ±5 В, ±2.5 В,
±150, ±500 мВ; ±1, ±5,
аналоговым входам
±1.25 В, ±20 мA
±10 В; 0…20 мА
открытый
открытый
Типы дискретных выходов
коллектор
коллектор
открытый коллектор
Макс. выходной
100 мА/канал при
200 мА/канал при 5…40
(источник)
(коммутируемый) ток
5…30 В DC
В DC
300 мА/канал при 24 В DC
Коммуникационные
2хEthernet 100BaseT,
2хUSB1.1, 1хRS-232
H2-WPLC3: 1хEthernet
интерфейсы
1хUSB1.1,
(прогр.),
10BaseT, 1хRS-232
2хRS-232, 1хRS2хRS-232/485, 1хRS-485
232/485, 1хRS-485
Поддерживаемые
Modbus RTU/ASCII/TCP
Modbus RTU/ TCP
H2-WPLC3:
протоколы передачи данных
и DCON
Modbus RTU/ TCP
Цена, руб.
Разработка схемы подключения оборудования автоматизированного
привода (5.3)
Наряду с принципиальными электрическими схемами выполняется в соответствии с:
ГОСТ 2.701-2008, ГОСТ 2.702-2011, ГОСТ 2.709-89, ГОСТ 2.710-81
Полезно посмотреть РМ 4-106-91
5.5 Правила выполнения схем подключения
5.5.1 На схеме подключения должны быть изображены изделие, его входные и выходные элементы (соединители, зажимы и
т.д.) и подводимые к ним концы проводов и кабелей (многожильных проводов, электрических шнуров) внешнего монтажа,
около которых помещают данные о подключении изделия [характеристики внешних цепей и (или) адреса].
5.5.2 Изделие на схеме изображают в виде прямоугольника, а его входные и выходные элементы - в виде УГО. Допускается
изображать изделие в виде упрощенных внешних очертаний. Входные и выходные элементы изображают в этом случае в виде
упрощенных внешних очертаний.
5.5.3 Размещение изображений входных и выходных элементов внутри графического обозначения изделия должно примерно
соответствовать их действительному размещению в изделии.
5.5.4 На схеме следует указывать позиционные обозначения входных и выходных элементов, присвоенные им на
принципиальной схеме изделия.
5.5.5 Вводные элементы (например, сальники, гермовводы, проходные изоляторы, контакты и держатели, запаянные в
печатную плату), через которые проходят провода или кабели (многожильные провода, электрические шнуры, коаксиальные
кабели), изображают на схеме по правилам, установленным в 5.4.15.
5.5.6 На схеме следует указывать обозначения входных, выходных или выводных элементов, нанесенные на изделие. Если
обозначения входных, выходных и выводных элементов в конструкции изделия не указаны, то допускается условно
присваивать им обозначения на схеме, повторяя их в соответствующей конструкторской документации. При этом на поле
схемы помещают необходимые пояснения.
5.5.7 На схеме около УГО соединителей, к которым присоединены провода и кабели (многожильные провода, электрические
шнуры), допускается указывать наименования этих соединителей и (или) обозначения документов, на основании которых они
применены.
5.5.8 Провода и кабели (многожильные провода, электрические шнуры) должны быть показаны на схеме отдельными
линиями.
5.5.9 При необходимости на схеме указывают марки, сечения, расцветку проводов, а также марки кабелей (многожильных
проводов, электрических шнуров), количество, сечение и занятость жил. При указании марок, сечений и расцветки проводов в
виде условных обозначений на поле схемы расшифровывают эти обозначения.
Схемы подключения есть в руководствах, паспортах ко всем единицам оборудования.
Остается только их фактически совместить, соблюдая требования стандартов
Спасибо за внимание