Eugeniusz ZIÓŁKOWSKI 1 Wydział Odlewnictwa AGH, Kraków

Podobne dokumenty
KONCEPCJA SYSTEMU OCENY PRACY URZĄDZEŃ ODLEWNICZYCH W CZASIE RZECZYWISTYM

POBÓR MOCY MASZYN I URZDZE ODLEWNICZYCH

ANALIZA WYBRANYCH SYSTEMÓW CIĄGŁEGO POMIARU POBORU MOCY W URZĄDZENIACH ODLEWNICZYCH

MOŻLIWOŚCI ZASTOSOWANIA MONITORINGU POBORU MOCY W MASZYNACH ODLEWNICZYCH Z NAPĘDEM ELEKTRYCZNYM E. ZIÓŁKOWSKI 1 R. WRONA 2

ZASTOSOWANIA WYBRANYCH UKŁADÓW SCALONYCH W POMIARACH POBORU MOCY MASZYN I URZĄDZEŃ ODLEWNICZYCH

CHARAKTERYSTYKA WYBRANYCH SYSTEMÓW POMIARU PARAMETRÓW SIECI ELEKTRYCZNYCH W ASPEKCIE OCENY ENERGOCHŁONNOŚCI MASZYN I URZĄDZEŃ ODLEWNICZYCH

Systemy wbudowane Mikrokontrolery

REJESTRACJA WARTOŚCI CHWILOWYCH NAPIĘĆ I PRĄDÓW W UKŁADACH ZASILANIA WYBRANYCH MIESZAREK ODLEWNICZYCH

Laboratorium elektryczne. Falowniki i przekształtniki - I (E 14)

NanoBoard komunikacja JTAG. Contents

Rys.1 Schemat blokowy uk adu miliwatomierza.

MAGISTRALA PROFIBUS W SIŁOWNIKU XSM

Program SMS4 Monitor

System zabezpieczenia i monitorowania maszyn wirujcych

Rys1. Schemat blokowy uk adu. Napi cie wyj ciowe czujnika [mv]

Ateus - Helios. System domofonowy

Prdnica prdu zmiennego.

Systemy wbudowane. Paweł Pełczyński

X-Meter. EnergyTeam PRZYKŁADOWE SCHEMATY SYSTEMU X-METER. 1 punkt pomiarowy. System nr 1. 2 punkty pomiarowe. System nr 2

Interfejsy transmisji szeregowej: RS-232, RS-485, I2C, SPI, CAN

ARKUSZ EGZAMINACYJNY ETAP PRAKTYCZNY EGZAMINU POTWIERDZAJ CEGO KWALIFIKACJE ZAWODOWE CZERWIEC 2014

Przetwornik temperatury SITRANS T Przetwornik do montau w głowicy czujnka

Mikroprocesorowy regulator temperatury RTSZ-2 Oprogramowanie wersja 1.1. Instrukcja obsługi

WPROWADZENIE Mikrosterownik mikrokontrolery

MODELOWANIE I PROGRAMOWANIE PRACY

Wizualizacja stanu czujników robota mobilnego. Sprawozdanie z wykonania projektu.

LABORATORIUM - ELEKTRONIKA Układy mikroprocesorowe cz.2

MyPowerGrid. Ewidencja i kontrola kosztów poprzez monitoring w czasie rzeczywistym. Grzegorz Gutkowski

Planowanie adresacji IP dla przedsibiorstwa.

ZL28ARM. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów AT91SAM7XC

EMDX 3 system nadzoru

STANDARD WYPOSAENIA DYDAKTYCZNEGO PRACOWNI KSZTAŁCENIA ZAWODOWEGO

Wykład 2. Przegląd mikrokontrolerów 8-bit: -AVR -PIC

Zastosowanie procesorów AVR firmy ATMEL w cyfrowych pomiarach częstotliwości

Spis treci. 2. WZORCE Wzorce siły elektromotorycznej...15

Mikroprocesorowy panel sterowania wentylatorami

Mozilla Firefox PL. Wykorzystanie certyfikatów niekwalifikowanych w oprogramowaniu Mozilla Firefox PL. wersja 1.1

Wykład 4. Przegląd mikrokontrolerów 16-bit: - PIC24 - dspic - MSP430

Opracował: Jan Front

WIZUALIZACJA DANYCH SENSORYCZNYCH Sprawozdanie z wykonanego projektu. Jakub Stanisz

FIRMA INNOWACYJNO-WDRO ENIOWA Tarnów ul. Krzyska 15 tel: tel/faks: , mail:

POLITECHNIKA GDAŃSKA

Opis funkcjonalny i architektura. Modu³ sterownika mikroprocesorowego KM535

Instrukcja obsługi programu Pilot PS 5rc

2CSM R1021 M CSM R1021 M System pro M. Instrukcja montau

E-TRONIX Sterownik Uniwersalny SU 1.2

Programowanie Układów Logicznych kod kursu: ETD6203. Szczegóły realizacji projektu indywidualnego W dr inż.

Wyjścia analogowe w sterownikach, regulatorach

GZT TELKOM-TELMOR SP. Z O.O,

ZL8AVR. Płyta bazowa dla modułów dipavr

Klonowanie MAC adresu oraz TTL

Przegld nowych urzdze Instabus EIB pokazanych na targach L&B 2006 we Frankfurcie. Merten Polska Sp. z o.o. Rozwizania dla Inteligentnych budynków

OGNIWO PALIWOWE W UKŁADACH ZASILANIA POTRZEB WŁASNYCH

APPLICATION OF ADUC MICROCONTROLLER MANUFACTURED BY ANALOG DEVICES FOR PRECISION TENSOMETER MEASUREMENT

Rok akademicki: 2013/2014 Kod: EEL s Punkty ECTS: 2. Poziom studiów: Studia I stopnia Forma i tryb studiów: Stacjonarne

Mikroprocesory i Mikrosterowniki

System TELE-Power (wersja STD) Instrukcja instalacji

micro Programator ISP mikrokontrolerów AVR zgodny z STK500v2 Opis Obs³ugiwane mikrokontrolery Wspó³praca z programami Podstawowe w³aœciwoœci - 1 -

Rozproszony system zbierania danych.

INSTRUKCJA OBSŁUGI Wersja 1.1. Konwerter RS-232 na RS-485 / RS-422

MIERNIKA PROMIENIOWANIA UV typu: UVC-254

ZL15AVR. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów ATmega32

MULTIMETR CYFROWY UT 20 B INSTRUKCJA OBSŁUGI

Multipro GbE. Testy RFC2544. Wszystko na jednej platformie

STM32Butterfly2. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów STM32F107

AUTOMATYCZNE I ZDALNE STEROWANIE STACJ UZDATNIANIA WODY

Dyskretyzacja sygnałów cigłych.

PRZETWORNIKI POMIAROWE

POMIAR CIŚNIENIA W PRZESTRZENIACH MODELOWEJ FORMIERKI PODCIŚNIENIOWEJ ORAZ WERYFIKACJA METODYKI POMIAROWEJ

Autorzy: Kraków, stycze 2007 Łukasz Dziewanowski Filip Haftek (studenci AGH III roku kierunku Automatyka i Robotyka)

MOBILNY SYSTEM ODCZYTU SIECI RADIOMODEMÓW 433MHz OPIS TECHNICZNY

Kompaktowy miernik mocy KEW 6305

Sterownik PLC ELP11R32-BASIC Dokumentacja techniczna (ver. 1.0)

Building Technologies. Cerberus PRO. Seria FS720 (MP3.0)

POLITECHNIKA WARSZAWSKA Wydział Elektryczny Instytut Elektroenergetyki Zakład Elektrowni i Gospodarki Elektroenergetycznej

Podstawy Elektrotechniki i Elektroniki

Sterownik PLC ELP10T32-VH Dokumentacja techniczna

Kod produktu: MP01105T

Obwody sprzone magnetycznie.

Programator procesorów rodziny AVR AVR-T910

wiczenie 5 Woltomierz jednokanaowy

Charakterystyka mikrokontrolerów. Przygotowali: Łukasz Glapiński, Mateusz Kocur, Adam Kokot,

1.2. Architektura rdzenia ARM Cortex-M3...16

ODR-2WA PRZEKAŹNIK NADMIAROWO-PRĄDOWY Z AUTONOMICZNYM ZASILANIEM KARTA KATALOGOWA

Panelowe przyrządy cyfrowe. Ogólne cechy techniczne

Kreator automatycznego uaktualniania firmware'u

APARATURA DO BADAŃ ZNACZNIKOWYCH

ND40. - analizator jakości sieci energetycznej. a * PrzykŁad zastosowania

Marcin LAZYK 1 Krzysztof SMYKSY 2 Ewa CHROBOT 3 Wydział Odlewnictwa AGH, Kraków

X-METER. Kontrola i monitoring energii. OPIS POŁĄCZEŃ ETHERNET Rs485 Wyjścia cyfrowe Ethernet M6 M5 M4 POŁĄCZENIA WEJŚĆ / WYJŚĆ SZEREGOWYCH

CYFROWY POMIAR MOCY CZYNNEJ DLA SYGNAŁÓW ODKSZTAŁCONYCH DIGITAL ACTIVE POWER MEASUREMENT FOR DEFORMED SIGNALS

trójfazowy licznik energii dla wszystkich wielkości elektrycznych

ZL27ARM. Zestaw uruchomieniowy dla mikrokontrolerów STM32F103

MCAR Robot mobilny z procesorem AVR Atmega32

PRODUKTY FIRMY ELECTREX HARDWARE I SOFTWARE SĄ PRZEZNACZONE

POMIARY PARAMETRÓW SIECI ENERGETYCZNYCH

Wykład Mikroprocesory i kontrolery

Rejestracja przebiegów cyfrowych z mikroprocesorowych układów sterowania

Kontrola i monitoring energii. Wielofunkcyjne urządzenie pomiarowe

Transkrypt:

Eugeniusz ZIÓŁKOWSKI 1 Wydział Odlewnictwa AGH, Kraków 1. Wprowadzenie. Szczegółowa analiza poboru mocy przez badan maszyn czy urzdzenie odlewnicze, zarówno w aspekcie technologicznym jak i ekonomicznym, jest moliwa wówczas, gdy dysponuje si systemem cigłego monitoringu poboru mocy czynnej, biernej i całkowitej. Monitorowanie to mona zrealizowa za pomoc specjalizowanych przyrzdów pomiarowych, które stanowi samodzieln jednostk rejestrujc pobór mocy i/lub energii elektrycznej, albo za pomoc układów pomiarowych połczonych z komputerem. 2. Koncepcja oceny pracy urzdze odlewniczych. Jednym z najwaniejszych wskaników oceny efektywnej pracy maszyny lub urzdzenia odlewniczego, zasilanego z sieci energetycznej, jest zuycie energii elektrycznej. W przypadku wielu urzdze przemysłowych istotna jest take dynamika poboru mocy pozornej (całkowitej) oraz poszczególnych składników tej mocy (moc czynna i moc bierna indukcyjna lub pojemnociowa). W celu pełnej analizy efektywnej pracy badanego urzdzenia, jest celowe wykonanie systemu monitorujcego chwilowe wartoci poboru wszystkich składników mocy w czasie rzeczywistym,. Wyniki pomiaru poboru mocy w funkcji czasu, z uwzgldnieniem kolejnych etapów procesu technologicznego, umoliwi na pełniejsz ocen, zarówno technologiczn, jak równie ekonomiczn i ekologiczn funkcjonowania badanego urzdzenia odlewniczego. Urzdzenia odlewnicze zasilane z sieci energetycznej mog pracowa w rónych układach zasilania jedno- lub trójfazowego. W układach trójfazowych wyrónia si kilka wersji połcze z sieci energetyczn i dlatego projektowany system musi by na tyle uniwersalny, aby mógł realizowa pomiar dla kadego z tych układów. W pracy [1] przedstawiono róne rozwizania urzdze pomiarowych słucych do pomiaru poboru mocy i zuycia energii elektrycznej, którymi dysponuje Katedra Mechanizacji, Automatyzacji i Projektowania Odlewni Wydziału Odlewnictwa AGH. Urzdzenia te nie umoliwiaj rejestracji poboru mocy urzdze o duej dynamice, dlatego z tych wzgldów wykonano projekt nowego układu pomiarowego do monitorowania chwilowych wartoci poboru mocy. Układ ten realizuje nastpujce zadania: pomiar chwilowych wartoci poboru składników mocy czynnej, biernej i pozornej, zarówno w układach zasilania jednofazowego, jak i trójfazowego 3- i 4-przewodowego, oddzielenie galwaniczne torów pomiarowych od portów komunikacyjnych komputera, przesyłanie wyników do komputera, w którym zainstalowany bdzie program do gromadzenia, przetwarzania i wizualizacji tych wyników, 1 dr in., Wydział Odlewnictwa AGH 93

Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urzdzenia odlewnicze realizacj duej liczby pomiarów w jednostce czasu o wysokiej dokładnoci. W systemie niezbdne jest zastosowanie odpowiednich podzespołów elektronicznych i elektroenergetycznych. Wstpnie załoono, i system bdzie si składał z nastpujcych modułów: modułu wejciowych obwodów pomiarowych, zawierajcego przetworniki napiciowe i prdowe, galwanicznie odprzone od dalszej czci układu pomiarowego i komputera, mikroprocesorowego modułu przetwarzania mierzonych wielkoci, modułu transmisji szeregowej (w wybranym standardzie), którego zadaniem jest przesłanie wyników pomiarów do komputera, komputera klasy IBM PC wyposaonego w odpowiedni interfejs komunikacyjny wraz z programem komputerowym sterujcym całoci systemu łcznie z gromadzeniem, przetwarzaniem i wizualizacj wyników pomiarów. 3. Przegld specjalizowanych układów scalonych do pomiaru chwilowych wartoci poboru mocy. Przed dokonaniem wyboru specjalizowanego układu scalonego, realizujcego pomiar mocy pobieranej przez urzdzenia odlewnicze naleało dobra elementy wejciowego układu pomiarowego. Po przeprowadzeniu analizy danych technicznych zawartych w katalogach i notach aplikacyjnych oraz uwzgldnieniu dostpnoci i ceny poszczególnych przetworników wielkoci elektrycznych wybrano przetworniki napiciowe i prdowe ameryka skiej firmy LEM [2]. Przetworniki napicia LV-25P umoliwiaj pomiar napicia stałego, przemiennego lub impulsowego w zakresie 10 500 V, z izolacj galwaniczn. Przetwornik ten pracuje w układzie z zamknit ptl sprzenia zwrotnego z analogowym wyjciem prdowym. Do pomiaru chwilowych wartoci prdu wybrano przetwornik prdowy typu LA-25-NP. Przetwornik ten realizuje pomiar prdu stałego, przemiennego i impulsowego w zakresach pomiarowych do 5, 6, 8, 12 i 25 A z izolacj galwaniczn. System wejciowych obwodów pomiarowych w projektowanej wersji posiada trzy tory pomiarowe (dla układów trójfazowych), składajce si z jednego przetwornika napiciowego LV-25P oraz jednego przetwornika LA-25NP w kadym torze. Wymienione przetworniki wraz z dodatkowymi elementami elektronicznymi s zasilane napiciem stałym ±15 V. Do realizacji pomiaru wartoci chwilowych napicia i prdu w układach jednoi trójfazowych mona na przykład wybra specjalizowane układy scalone ADE7754 firmy Analog Devices [3] lub CS5451A firmy Cirrus Logic [4]. Na rysunku 1 przedstawiono struktur funkcjonaln układu ADE7754. Jak wynika ze schematu funkcjonalnego (rys. 1), układ ADE7754 posiada sze 16-bitowych przetworników analogowo-cyfrowych (3 wejcia napiciowe i 3 prdowe dla poszczególnych faz zasilania). Wszystkie ustawienia wartoci poszczególnych rejestrów układu oraz odczyt wartoci mierzonych składników mocy s realizowane przez odpowiednio napisany program komputerowy. Na rysunku 2 pokazano schemat aplikacyjny, proponowany przez producenta układu ADE7754. 94 Nowa Sól 08-09.06.2006 r.

Rys. 1. Schemat funkcjonalny układu scalonego typu ADE7754 [3] Rys. 2. Schemat aplikacyjny układu scalonego typu ADE7754 [3] Układ scalony CS5451A jest szeciokanałowym przetwornikiem, którego schemat blokowy przedstawiono na rysunku 3. Układ ten posiada wbudowany interfejs szeregowy pozwalajcy na transmisj danych do mikroprocesora odpowiedzialnego za dalsze przetwarzanie wyników pomiarów. Szczegółowe dane techniczne tego układu s dostpne na stronie internetowej producenta [4]. 95

Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urzdzenia odlewnicze Rys. 3. Schemat blokowy układu CS5451A firmy Cirrus Logic [4] Na podstawie noty aplikacyjnej [4], na rysunku 4 przedstawiono typowy schemat jednego toru połcze tego układu z obwodami wejciowymi (przetworniki napicia i prdu) z zaznaczonym ródłem napicia referencyjnego i okrelonymi napiciami zasilania. Interfejs szeregowy układu CS5451A jest połczony z odpowiednimi portami wybranego mikroprocesora AVR firmy ATMEL. Prace nad rozwizaniem prototypowym s prowadzone z zastosowaniem mikroprocesora ATMega32 [5], którego podstawowe cechy s nastpujce: 131 rozkazów mikroprocesora, maksymalna czstotliwo zegara taktujcego 16 MHz, 32 KB pamici Flash (gwarantowane 10000 cykli zapisu/kasowania), 1 KB pamici EEPROM (gwarantowane 100000 cykli zapisu/kasowania), 2 KB wewntrznej pamici SRAM, interfejsy programowania: JTAG (IEEE std. 1149.1) oraz SPI Master/Slave, liczniki: dwa 8-bitowe i jeden 16-bitowy, licznik czasu rzeczywistego, 4 kanały PWM, omiokanałowy 10-bitowy przetwornik ADC, programowalny port USART, 32 programowalne wejcia/wyjcia, 6 trybów oszczdzania energii. Zadaniem mikroprocesora AVR w systemie bdzie odbieranie informacji z układu CS5451A, a nastpnie ich przetwarzanie w celu dalszego przesłania poprzez interfejs szeregowy do komputera. W mikroprocesorze przewiduje si take moliwo wprowadzenia wstpnych oblicze numerycznych oraz przesyłania do podłczonego wywietlacza LCD wyników tych oblicze i ewentualnych dodatkowych informacji. 96 Nowa Sól 08-09.06.2006 r.

Rys. 4. Typowy schemat połcze układu CS5451A [4] Przesłanie z mikroprocesora do komputera wyników pomiarów i ewentualnych wyników oblicze numerycznych realizuje si poprzez transmisj w wybranym standardzie komunikacyjnym. W opracowywanym systemie monitoringu poboru mocy połoono nacisk na jego mobilno. Osign j mona poprzez zastosowanie komputera typu notebook oraz odpowiednio obudowanego układu z przetwornikami i układem mikroprocesorowym. Etap pierwszy realizacji takiego rozwizania zakłada wykorzystanie portów USB do komunikacji układu mikroprocesorowego z komputerem. Jeeli podczas testów rozwizanie to okae si mało funkcjonalne, to zostanie zrealizowana transmisja w standardzie RS422. Realizacja komunikacji mikroprocesora ATMega32 z komputerem bdzie polegała na zastosowaniu układu FT245BM firmy Future Technology Devices Intl. Ltd. [6]. Układ ten pozwala na prac w trybie emulacji portu COM albo na prac jako typowy port USB. W pierwszym przypadku transmisja moe si odbywa z prdkoci 300 KB/s, natomiast w drugim z prdkoci 1 MB/s. Niezbdne sterowniki do współpracy tego układu scalonego z portem USB komputera s bezpłatne i mona je pobra ze strony producenta układu FT245BM. 97

Odlewnictwo XXI wieku technologie, maszyny i urzdzenia odlewnicze 4. Wnioski. Koncepcja oceny efektywnoci pracy urzdzenia odlewniczego jest oparta na analizie całkowitego lub chwilowego poboru mocy przez maszyny i urzdzenia odlewnicze. Głównym elementem tego systemu mog by specjalizowane układy scalone ADE7754 firmy Analog Devices albo CS5451A firmy Cirrus Logic. Zastosowane w tym projekcie przetworniki napiciowe i prdowe firmy LEM umoliwiaj uzyskanie wysokiej dokładnoci pomiarowej wraz z galwanicznym odprzeniem układu mikroprocesorowego i komputera od linii zasilajcej badane urzdzenie. System pomiaru poboru mocy moe zosta zainstalowane wewntrz szafy sterowniczej urzdzenia odlewniczego bd w postaci mobilnej, aby moliwe było sprawne wykonywanie bada rónych maszyn odlewniczych w warunkach odlewni, z uwzgldnieniem rónych standardów trójfazowego układu zasilania badanego urzdzenia, z jednoczesnym zapewnieniem bezpiecznej obsługi tego systemu. Wdroony system pomiarowy pozwala na szczegółow ocen pracy stosowanego urzdzenia odlewniczego, zarówno w aspekcie technologicznym, jak i ekonomicznym. 5. Literatura. 1. Wrona R., Ziółkowski E.: Koncepcja systemu monitoringu chwilowego poboru mocy przez maszyny i urzdzenia odlewnicze. Mat. XXIX Konferencji Naukowej z okazji wita Odlewnika 2005. Wydział Odlewnictwa AGH, Kraków, 2005, s. 119 124. 2. www.lemusa.com 3. www.analog.com 4. www.cirrus.com 5. www.atmel.com 6. www.ftdichip.com 98 Nowa Sól 08-09.06.2006 r.