Sterowniki Programowalne Sem. V, AiR

Transkrypt

1 Katedra Inżynierii Systemów Sterowania Sterowniki Programowalne Sem. V, AiR Opis stanowiska sterowania prędkością silnika 3-fazowego Opracował: mgr inż. Arkadiusz Cimiński Data: październik, 2016 r.

2 Opis ogólny Stanowisko służy do sterowania prędkością obrotową silnika 3-fazowego. Wykorzystując Panel przyłączeniowy silnika można na silnik zadawać następujące sygnały sterujące: start/stop silnika, zmianę kierunku obrotu (lew/prawo), częstotliwość napięcia zasilanego silnik (pośrednio prędkość obrotową), oraz odczytać sygnał z enkodera. Stanowisko składa się z następujących elementów (Rys. 1a, Rys. 1b) : 1. Silnik 3-fazowy napięcia przemiennego; 2. Enkoder inkrementalny; 3. Przekształtnik napięcia przemiennego; 4. Panel przyłączeniowy silnika; 5. Panel przyłączeniowy PLC; 6. Sterownika programowalnego GeFanuc lub Siemens S7-1200; 7. Komputera PC. Ad. 1 Silnik 3-fazowy napięcia przemiennego Silnik 3-fazowy firmy BESEL Brzeg, typu Sg 80-4A, o mocy 550W, na napięcie znamionowe 220/380 V (50 Hz), prędkość znamionowa 1380 obr/min. Ad. 2 Enkoder inkrementalny Enkoder inkrementalny jest sensorem przetwarzającym prędkość obrotową na impulsy. Zbudowany jest z: tarczy zamocowanej bezpośrednio na wale silnika oraz dwóch czujników indukcyjnych. Zasada działania: Zamocowana na wale silnika tarcza obraca się. Prostopadle do tarczy zamocowane są dwa czujniki indukcyjne wykrywające zęby tarczy. Poprzez odpowiednie ustawienie czujników względem siebie, na wyjściach czujników indukcyjnych uzyskujemy dwa sygnały prostokątne (0 lub 24 V DC) przesunięte między sobą o 90 o elektryczne. Dzięki temu możliwy jest pomiar prędkości obrotowej silnika oraz wykrywanie kierunku obrotu. 2

3 Rys. 1a Schemat połączeń elementów na stanowisku wersja dla PLC GeFanuc 90-30

4 Rys. 1b Schemat połączeń elementów na stanowisku wersja dla PLC Siemens S

5 Ad. 3 Przekształtnik napięcia przemiennego Przekształtnik służy do zamiany energii elektrycznej jednej postaci (np. napięcie stałe) na energię elektryczną drugiej postaci (np. napięcie przemienne 1-fazowe). Na stanowisku znajduje się przekształtnik napięcia przemiennego EUROTHERM DRIVES 601 zamieniający energie elektryczną w postaci napięcia 1-fazowego na energię elektryczną w postaci napięcia 3- fazowego zasilającego silnik 3-fazowy. Na przedniej części przekształtnika znajduje się: wyświetlacz służy do wyświetlania częstotliwości prądu podawanego na silnik oraz konfiguracji parametrów przekształtnika; 4 przyciski do konfiguracji parametrów przekształtnika, przyłącza zasilające i sterujące (zakryte zaślepką). Przekształtnik posiada 2 grupy przyłączy: zasilające służą do zasilenia przekształtnika oraz silnika; sterujące - służą do sterowania przekształtnikiem z zewnętrznego urządzenia (np. PLC) i część z nich wyprowadzona jest na Panel przyłączeniowy silnika. Przekształtnikiem można sterować dyskretnie i analogowo. Na stanowisku przyłącza dyskretne skonfigurowane są w następujący sposób: Digital input 1 Start (+24 V)/Stop (0 V); Digital input 2 Lewo (+24 V)/Prawo (0 V); Digital input 3 potwierdzanie błędów (nie wyprowadzone na Panel przyłączeniowy silnika. Poprzez podanie sygnału analogowego 0-10 V lub 4-20 ma możemy zmieniać częstotliwość prądu podawanego na silnik poprzez przekształtnik w konsekwencji prędkość obrotową silnika. Na Panel przyłączeniowy silnika wyprowadzone są przyłącza do zadawania częstotliwości poprzez napięcie 0-10 V. Ad. 4 Panel przyłączeniowy silnika Panel służy do łatwego podłączenia zewnętrznych urządzeń sterujących do układu i składa się z 3 sekcji: Sekcja Sterowanie Ręczne (pierwsza od góry) służy do ręcznego zadawania sygnałów sterujących na silnik poprzez przełączniki: o Ręczny/Automatyczny przełączanie pomiędzy trybami pracy ręcznej i automatycznej (jak jest tryb automatyczny to dioda się nie świeci); o Start/Stop załączanie i wyłączenie silnika;

6 o Lewo/Prawo zmiana kierunku obrotu silnika oraz potencjometr, który służy do zadawania częstotliwości prądu silnika. Sekcja Karta akwizycji służy do zdawania sygnałów sterujących przy pomocy sygnałów napięciowych, z zewnętrznych urządzeń (np. karta akwizycji), z przedziału od 0 do 5 V; Sekcja PLC - służy do zdawania sygnałów sterujących przy pomocy sygnałów napięciowych, z zewnętrznych urządzeń (np. sterownik PLC) z przedziału od 0 do 24 V. Ad. 5 Panel przyłączeniowy PLC GeFanuc Panel służy do łatwego podłączenia zewnętrznych urządzeń do sterownika PLC. Podłączenie Panelu przyłączeniowego silnika do Panelu przyłączeniowego PLC odbywa się w następujący sposób (Rys. 1): Tabela 1. Panelu przyłączeniowego silnika PLC (24 V) Oznaczenie Kolor gniazda przyłącza Start/Stop Lewo/Prawo Wejście analogowe Wyjście czujnika #1 Wyjście czujnika #2 Ad. 6 Sterownik programowalny a) GeFanuc Kolor przewodu Panelu przyłączeniowego PLC Kolor gniazda Oznaczenie przyłącza W sterowniku GeFanuc do sterowania silnikiem wykorzystywane są następujące moduły: Q1 Q2 AQ1 ACC300 wykorzystywany do załączania i wyłączania silnika; ALG442 - wykorzystywany do zadawania częstotliwości prądu silnika (AQ1 -> VCH1); APU300 wykorzystywany do zliczania impulsów podawanych z częstotliwością większą niż częstotliwość działania pętli pracy PLC (A+ -> I1, B+ -> I2); MDR390 wykorzystywany do załączania i wyłączania silnika oraz zmiany kierunku obrotów silnika (Q1 -> B1, Q2 -> B2). A+ B+ 6

7 b) Siemens S Sterownik S CPU 1214C AC/DC/Przekaźnik posiada: 14 wejść dyskretnych; 10 wyjść przekaźnikowych; 2 wejścia analogowe; 1 wyjście analogowe. W sterowniku Siemens S do sterowania układem należy wykorzystać następujące elementy: wejścia dyskretne skonfigurowane jako szybkie liczniki; wyjścia dyskretne do sterowania załączaniem i wyłączaniem silnika; wyjście analogowe do sterowania częstotliwością prądu silnika. Podłączenie Panelu przyłączeniowego silnika do PLC Siemens S Tabela 2. Panelu przyłączeniowego silnika PLC (24 V) Oznaczenie Kolor gniazda przyłącza Start/Stop Lewo/Prawo Wejście analogowe Wyjście czujnika #1 Wyjście czujnika #2 Kolor przewodu Kolor gniazda PLC Siemens S Oznaczenie przyłącza Q0.0 Q0.0 AQ1 I0.0 I0.1 Ad. 7 Komputer PC Komunikacja pomiędzy sterownikiem PLC GeFanuc a komputerem odbywa się poprzez port szeregowy RS 232 (COM3) lub Ethernet. Natomiast między komputerem a sterownikiem S poprzez Ethernet. 7

8 8