|
16,2
Рисунок 2 - Внешний вид электродвигателя серии
АИР
Модели электродвигателей:
М1 - АИР132S6-У-3-IP54-5,5-1000-IM1081
М2 - АИР112МА6-У-3-IP54-3-1000-IM1081
М3 - АИР100L6-У-3-IP54-2,2-1000-IM1081
М4 - АИР80В6-У-3-IP54-1,1-1000-IM1081, где:
АИР - серия электродвигателя;
- габарит электродвигателя;
В - длина сердечника и/или длина станины;
- количество полюсов электродвигателя;
У - климатическое исполнение электродвигателя;
- категория размещения;- степень защиты электродвигателя;
,1 - мощность электродвигателя;
- частота вращения электродвигателя;- монтажное
исполнение электродвигателя.
Выбор преобразователей частоты
Критерии для выбора ПЧ следующие:
ПЧ должен быть рассчитан на мощность
электродвигателя;
ПЧ должен иметь опцию, позволяющую реализовать
замкнутый контур (аналоговый вход);
ПЧ должен обеспечивать безударное управление
механизмами (по S-кривой).
На основании приведенных выше требований,
выбираем преобразователи частоты фирмы Invert Electric Systems общепромышленной
серии Frenic G11S. Характеристики ПЧ приведены в таблицах 2 и 3. Для
электродвигателя М1 выбираем ПЧ Е380-4Т0055, для электродвигателя М2 -
Е380-4Т0037, для электродвигателя М3 - Е380-4Т0022 и для электродвигателя М4 -
Е380-4Т0015[3].
Внешний вид преобразователей частоты приведен на
рисунке 3.
Рисунок 3 - Преобразователей частоты серии
Е380-4Т
Таблица 2 - основные технические характеристики
ПЧ
|
ПЧ
|
Номинальная
мощность, кВА
|
Номинальный
ток, А
|
Подаваемая
мощность двигателя, кВт
|
|
Е380-4Т0055
|
8,6
|
13
|
5,5
|
|
Е380-4Т0037
|
5,6
|
8,5
|
3,7
|
|
Е380-4Т0022
|
3,6
|
5,5
|
2,2
|
|
Е380-4Т0015
|
2,4
|
3,7
|
1,5
|
Габаритные размеры (ширина-высота-глубина):
169х294х178 мм - для ПЧ1, 134х234х165 мм - для остальных ПЧ.
Таблица 3 - подробные технические характеристики
ПЧ
|
Вход
|
Число
фаз
|
3
|
|
Напряжение
питающей сети, В
|
(380-10%)
- (500+10%)
|
|
Частота
питающей сети, Гц
|
50
(60) ±5%
|
|
Выход
|
Максимальное
выходное напряжение равно напряжению сети
|
|
Защитные
функции
|
Сверхток,
превышение напряжения, низкий ток, низкое напряжение, электронная
теплопроводность, перегрев, превышение допустимой температуры, короткое
замыкание, фазовые потери выходного сигнала, ошибка внутренней памяти
|
|
Входы/выходы
|
1
аналоговый вход 1 импульсный вход 1 цифровой вход 1 аналоговый выход 2 выхода
ОС
|
|
Время
ускорения/ торможения
|
0,1
с - 6000 мин для непрерывного режима, линейный режим S-типа по выбору
|
|
Счетчик,
таймер
|
Встроенный
счетчик и таймер
|
|
Исполнение
|
Стандарт
защиты
|
IP20
|
|
Температура
окружающей среды, 0С
|
При
полной нагрузке от -10 до +50
|
|
|
|
|
. Выбор и обоснование датчиков
применяемых для управления технологическим процессом
Выбор тензодатчиков для платформ
Выбираем тензорезисторные датчики балочного типа
Т2 фирмы Тензо-М [4] с наибольшим пределом измерения 50 кг и 20 кг. Основные
технические характеристики выбранных тензодатчиков приведены в таблице 4. Внешний
вид тензодатчиков представлен на рисунке 4.
Рисунок 4 - Внешний вид тензодатчика
Таблица 4 - основные технические характеристики
тензодатчиков
|
Наибольший
предел измерения (НПИ), кг
|
50
|
20
|
|
Класс
точности по ГОСТ 30129 (МОЗМ Р 60)
|
С1
|
|
Число
поверочных интервалов, ед.
|
1000
|
|
Рабочий
коэффициент передачи (РКП) мВ/В
|
2±0.005
|
|
Компенсированный
диапазон температур, 0С
|
-
10…+40
|
|
Рабочий
диапазон температур, 0С
|
-
30…+50
|
|
Допустимая
перегрузка, % от НПИ
|
25
|
|
Разрушающая
нагрузка, % от НПИ, не менее
|
300
|
|
Входное
электрическое сопротивление, Ом
|
390±15
|
|
Выходное
электрическое сопротивление, Ом
|
350±1
|
|
*Напряжение
питания постоянного тока, не более, В
|
12,0
|
|
Электрическое
сопротивление изоляции, ГОм, не менее
|
5
|
|
Степень
защиты оболочки по ГОСТ 14254
|
IP
68
|
Выбор нормирующего устройства.
Нормирующее устройство должно иметь четыре входа
для датчиков и выполнять суммирование входящих сигналов. Исходя из этих
условий, выбираем нормирующее устройство фирмы Тензо-М СНУ4-010. Технические
характеристики приведены в таблицах 5 и 6. На рисунке 5 представлен внешний вид
нормирующего устройства [4].
Рисунок 5 - Внешний вид нормирующего устройства
Таблица 5 - Основные технические характеристики
НСУ
|
Модель
|
Кол-во
каналов
|
Выход
|
Питание
|
|
СНУ4-010
|
4,
суммирующий
|
0…10
В
|
2
х 12 В, 0.2 А
|
Таблица 6 - Подробные технические характеристики
НСУ
|
Напряжение
питания усилителя (постоянное), В
|
24
|
|
Количество
подключаемых датчиков (R=350 Ом)
|
4
|
|
Потребляемый
ток, мА, не более
|
200
|
|
Рабочий
коэффициент передачи (РКП) мВ/В
|
1
|
|
Сопротивление
нагрузки, Ом
|
400
|
|
Суммарная
погрешность в рабочем диапазоне температур, %
|
0.05…0.1
|
|
Рабочий
диапазон температур, 0С
|
-30…+60
|
|
Допустимый
температурный диапазон, 0С
|
-40…+85
|
|
Габаритные
размеры корпуса (без учета гермовводов), мм
|
125х78х58
|
|
Степень
защиты оболочки по ГОСТ 14254
|
IP65
|
Нормирующий усилитель может дополнительно
поставляться в комплекте с блоком питания. Блок питания выполнен в
пластмассовом корпусе с возможностью крепления на DIN-рейку. Выбираем блок
питания БП220-24/12х2, обеспечивающий питание НСУ.
Выбор концевых выключателей
Основным критерием для выбора концевых
выключателей является их рабочее напряжение. Также необходим металлический
корпус.
Выбираем концевой выключатель марки ВПК-2111Б,
описание: путевой выключатель для коммутации электрических цепей управления под
воздействием управляющих упоров в определенных точках пути контролируемого
объекта [5]. Внешний вид концевого выключателя представлен на рисунке 6.
Контактная группа 1 «з» + 1 «р», номинальное
напряжение до 660 В, 50 Гц, номинальный ток до 10 А, степень защиты IP54.
4. Выбор элементов электроавтоматики
(пускателей, клемм, гермовводов, шин, кабелей, автоматических выключателей,
кнопок)
Выбор автоматов
Автоматические выключатели обычно имеют два
расцепителя: электромагнитный и тепловой. Условия выбора автомата:
Выбор автомата QF1.
В данном технологическом процессе
одновременной работы электродвигателей нет, поэтому автомат QF1 выбираем исходя
из максимальной нагрузки (5.5 кВт). Выбираем автоматический выключатель фирмы
ИЭК марки ВА47-29 3Р 25 А х-ка D на номинальный ток IН=25А [6]. Основные
технические характеристики автомата приведены в таблице 7.
Таблица 7 - Технические
характеристики автоматов ВА47-29
|
Номинальное
рабочее напряжение, В
|
~230/400
|
|
Номинальный
рабочий ток, А
|
25
|
|
Номинальная
частота тока сети, Гц
|
50
|
|
Напряжение
постоянного тока на один полюс, не более, В
|
48
|
|
Наибольшая
отключающая способность, не менее, кА
|
4.5
|
|
Электрическая
износостойкость, циклов включения-выключения, не менее
|
6000
|
|
Механическая
износостойкость, циклов, не менее
|
20000
|
|
Число
полюсов
|
3
|
|
Степень
защиты по ГОСТ 14254-96
|
IP20
|
|
Диапазон
рабочих температур, 0С
|
-40…+50
|
Выбор автомата QF2.
Выбираем автоматический выключатель фирмы ИЭК
марки ВА47-29 4Р 2А х-ка В на номинальный ток IН=2 А. Основные технические
характеристики приведены в таблице 7.
Выбор автомата QF3.
Выбираем автоматический выключатель фирмы ИЭК
марки ВА47-29 3Р 16А х-ка D на номинальный ток IН=16 А. Основные технические
характеристики приведены в таблице 7.
Выбор автомата QF4.
Выбираем автоматический выключатель фирмы ИЭК
марки ВА47-29 3Р 10А х-ка D на номинальный ток IН=10 А. Основные технические
характеристики приведены в таблице 7.
Выбор автомата QF5.
Выбираем автоматический выключатель фирмы ИЭК
марки ВА47-29 3Р 6А х-ка В на номинальный ток IН=6 А. Основные технические
характеристики приведены в таблице 7.
Выбор автомата QF6.
Выбираем автоматический выключатель фирмы ИЭК
марки ВА47-29 3Р 4А х-ка D на номинальный ток IН=4 А. Основные технические
характеристики приведены в таблице 7.
Выбор силовых кабелей
Необходимо выбрать экранированный кабель,
рассчитанный на ток не менее 25А (ток тепловой уставки автомата).
Выбираем кабель [7] силовой гибкий
экранированный КГЭШ (3х10+1х6). Материалы, из которых изготовлен кабель,
приведены в таблице 8. Основные технические характеристики приведены в таблице
9.
Таблица 8 - Материалы, используемые для
изготовления кабеля КГЭШ
|
Жилы
|
Медь
|
|
Изоляция
|
Резина
типа РТИ-1
|
|
Электропроводящие
экраны
|
Резина
типа РЭ-2
|
|
Оболочка
|
Двухслойная,
наружный слой - резина типа РШН
|
Таблица 9 - Технические характеристики кабеля
КГЭШ (3х10+1х6)
|
Число
и номинальное сечение жил, мм2
|
3х10+1х6
|
|
Диаметр
токопроводящих жил, мм
|
4.0,
3.3
|
|
Электрическое
сопротивление токопроводящих жил на 1 км, при 200С, Ом, не более
|
1.91,
3.3
|
|
Толщина
изоляции экрана основных жил, мм
|
1.8,
0.5
|
|
Толщина
оболочки, мм
|
внутренней
|
1.2
|
|
наружной
|
2.8
|
|
Наружный
диаметр кабеля, мм
|
26.49
|
|
Масса
кабеля, кг/км
|
1098.17
|
Остальные соединения выполнены проводом ПВ3 1,5.
Для кабеля с сечением жил 10 мм2 выбираем клеммы
AVK10, стоимостью 25 р, для жил кабеля с сечение 6 мм2 - AVK6, стоимостью 19 р.
Для остальных проводов выбираем клеммы AVK2,5, стоимостью 15 р [8].
Выбор гермовводов
Для силовых кабелей, внешний диаметр которых
составляет 26,49 мм, выбираем гермовводы PG 36, которые можно использовать при
диаметрах кабеля от 23 до 32 мм [9]. Для остальных проводов - PG 7, диаметр
провода до 7 мм. Цена гермоввода - 14 р.
Выбор кнопочного поста
Для запуска и останова технологического процесса
необходим кнопочный пост с двумя кнопками: 1 нормально замкнутый контакт и 1
нормально разомкнутый контакт. Выбираем кнопочный пост К9092 24230 фирмы
Legrand [5].
5. Выбор и обоснование контроллера
из линейки Siemens Logo
Для правильного выбора контроллера необходимо
знать количество входов и выходов, которое необходимо для управления процессом.
Эти данные приведены в таблице 10.
Таблица 10 - Назначение входов/выходов
контроллера
|
Дискретные
сигналы
|
Кол-во
сигналов
|
|
Дискретные
входы
|
SB1,SB2
|
Пуск/стоп
|
1
|
|
КВ1
с печи
|
Крайнее
верхнее положение печи
|
1
|
|
КВ2
с печи
|
Крайнее
нижнее положение печи
|
1
|
|
КВ3
с промежуточного ковша
|
Крайнее
верхнее положение промежуточного ковша
|
1
|
|
КВ4
с промежуточного ковша
|
Крайнее
нижнее положение промежуточного ковша
|
1
|
|
КВ5
с дозировочного ковша
|
Крайнее
верхнее положение дозировочного ковша
|
1
|
|
КВ6
с дозировочного ковша
|
Крайнее
нижнее положение дозировочного ковша
|
1
|
|
КВ7
с карусельного стола
|
Положение
изложницы на карусельном столе
|
1
|
|
КВ8
с карусельного стола
|
Нулевое
положение карусельного стола
|
1
|
|
ВСЕГО
|
|
9
|
|
Дискретные
выходы
|
На
ПЧ М1
|
Запуск
двигателя М1 в прямом направлении
|
1
|
|
На
ПЧ М1
|
Запуск
двигателя М1 в обратном направлении
|
1
|
|
На
ПЧ М2
|
Запуск
двигателя М2
|
1
|
|
На
ПЧ М2
|
Запуск
двигателя М2 в обратном направлении
|
1
|
|
На
ПЧ М3
|
Запуск
двигателя М3
|
1
|
|
На
ПЧ М3
|
Запуск
двигателя М3 в обратном направлении
|
1
|
|
На
ПЧ М4
|
Запуск
двигателя М4
|
1
|
|
ВСЕГО
|
|
7
|
|
Аналоговые
входы
|
С
НСУ1
|
Определение
веса в промежуточном ковше
|
1
|
|
С
НСУ2
|
Определение
веса в дозировочном ковше
|
|
ВСЕГО
|
|
2
|
Таким образом, для корректного управления
процессом изготовления медных анодов необходимо использовать базовую
комплектацию контроллера Siemens LOGO! и два модуля расширения.
Выбираем контроллер Siemens LOGO! 24RC, дисплей,
напряжение питания/входы/выходы: 24В/24В/реле, 8 дискретных входов/4 дискретных
выхода, память на 200 блоков, расширяемый внешними модулями 24В AC/DC. Номер
для заказа 6ED1052-1HB00-0BA6 [10].
Основные характеристики:
дискретных входов, 4 дискретных выхода;
встроенных функции, сгруппированные в библиотеки
логических (GF) и специальных (SF) функций;
внутренних флага;
Встроенный календарь и часы (кроме LOGO! 24);
Встроенный жидкокристаллический дисплей с
поддержкой кириллицы и клавиатура;
Интерфейс для установки модуля памяти/батареи
или подключения кабеля ПК для программирования с компьютера;
Интерфейс для подключения панели TD LOGO! или
соединительного кабеля для аналогового модема;
Интерфейс расширения: до 24 дискретных входов +
8 аналоговых входов + 16 дискретных выходов+2 аналоговых выхода.
На рисунке 7 представлен внешний вид контроллера
Siemens LOGO!
Рисунок 7 - Внешний вид контроллера Siemens
LOGO!
Для управления технологическим процессом
необходимо 9 дискретных входов, так как базовая комплектация ПЛК обеспечивает
только 8 дискретных входов, то необходимо добавить модуль ввода-вывода.
Напряжение питания этого модуля должно быть такое же, как и у самого ПЛК, то
есть 24 В.
Выбираем модуль ввода-вывода LOGO! DM8 24R,
напряжение питания /входы: 24 В пост. или перем. тока, 4 дискретных входа/4
релейных выхода. Номер для заказа: 6ED1055-1HB00-0BA0.
Также для управления технологическим процессом
необходимо 2 аналоговых входа, на которые будут поступать сигналы от НСУ (0…10
В), питание модуля такое же, как и у самого ПЛК - 24 В.
Выбираем модуль аналогового ввода LOGO! AM2,
питание 12/24 В пост. тока, 2 аналоговых входа 0...10 В или 0...20 мA. Номер
для заказа: 6ED1055-1MA00-0BA0. Внешний вид модулей приведен на рисунке 8.
Рисунок 8 - Внешний вид модулей ввода-вывода и
аналогового ввода
Для питания ПЛК и модулей расширения выбираем
стабилизированный источник питания LOGO!Power, выход 24 В/2,5 A. Внешний вид
источника питания приведен на рисунке 9.
Рисунок 9 - Внешний вид источника питания
LOGO!Power
6. Разработка схемы электрических
соединений
Принципиальная электрическая схема вынесена в
графическую часть курсового проекта и выполнена на трех листах формата А4.
На принципиальной электрической схеме приняты
обозначения, которые сведены в таблице 11.
Таблица 11 - Перечень блоков принципиальной
электрической схемы
|
Обозначение
|
Расшифровка
|
|
А1-А4
|
Преобразователи
частоты
|
|
А5
|
Блок
питания LOGO!Power
|
|
А6
|
ПЛК
LOGO!Basic
|
|
А7
|
Модуль
ввода-вывода LOGO! DM8 24R
|
|
А8
|
Модуль
аналогового ввода LOGO! АМ2
|
|
А9-А16
|
Концевой
выключатель
|
|
А17,
А23
|
Блок
питания НСУ
|
|
А18,
А24
|
Нормирующий
суммирующий усилитель
|
|
А19-А22,
А25-А28
|
Тензодатчик
веса
|
7. Выбор и компоновка шкафа
электроавтоматики
Похожие работы на - Разработка системы управления технологическим процессом на базе контроллера Siemens Logo
|