Diplomna Rabota Osnovna 4ast

ДИПЛОМНА РАБОТА Лист |1

УВОД

Развиването на българската индустрия поставя нови

предизвикателства пред проектантите на производствени агрегати. Все по-

големи стават изискванията за по - голяма автоматизация и икономия на

производствения процес.

Настоящата дипломна работа се фокусира върху модернизирането

на ламелна машина чрез подмяна на старото релейно контакторно

управление с ново, в което за управление на работните процеси се

използва програмируем логически контролер – PLC. С това се цели по –

голяма производителност,разширяване на възможностите на машината за

бъдещо свързване с нови работни звена и по-високо качество на изходния

продукт.


СЪДЪРЖАНИЕ:

Лист №

Първа глава. Литературен обзор

1.1 Кратко описание на производството………………………………….3

1.2 Управление на промишлени агрегати – основни положения……….8

1.3 Програмируеми логически контролери………………………………12

Втора глава. Ламелна машина

2.1 Конструктивна схема…………………………………………………..28

2.2 Принцип на работа……………………………………………………..31

2.3 Работен цикъл…………………………………………………………..33

2.4 Избор на схема за управление……………………………………....…35

Трета глава. Синтезиране на принципна електрическа схема

3.1 Синтезиране на принципна електрическа схема на ламелна

машина…………………………………………………………………..36

3.2 Избор на електрически апарати за защита и управление……………47

Четвърта глава. Избор на контролер и съставяне на алгоритъм за работа

4.1 Избор на програмируем логически контролер……………………….68

4.2 Съставяне на алгоритъм за работа на машината……………………...71

Пета глава. Анализ и изводи ……………………………………………...84


Първа глава. Литературен обзор

1.1. Кратко описание на производството

"Химически продукти" ООД разработва и произвежда специални

продукти за термо и звукоизолация.Както основна суровина се използва

минерална вата. Минералната вата се произвежда, като чрез специална

технология се разтапя вулканична скала и други примеси при температура

от около 1600°C. От получената маса се изтегля нишка, най-често с

дебелина 6-10 μm, която се обработва в специални камери под налягане, за

да се получи продукт с различни физически качества (плътност, термо

проводимост и др.). От заводите за производство в централна и източна

Европа, ватата се транспортира чрез камиони до производствената база на

„Химически продукти‖ ООД в гр. Ямбол, където се преработва в следните

продукти:

Тръбна изолация и колена от минерална каменна вата или

полиуретан – не каширана или каширана с алуминиево фолио за

външни и вътрешни тръбопроводи;

Ламелна вата на рула от минерална каменна вата, каширана върху

алуминиево фолио или крафт хартия за топлоизолация на тръби,

резервоари и вентилационни въздухопроводи, бойлери, както

топлоизолация на тръбопроводи на отоплителни инсталации, пещи;

Меки, полутвърди и твърди плочи от минерална вата, некаширани и

каширани със стъклен воал (бял или черен), алуминиево фолио или

крафт хартия, предназначени за звуко и топлоизолация на

вентилационни канали, сгради и промишлено технологично

оборудване.

Меки или твърди плочи от минерална вата, каширани със стъклен

воал "с крилца" на две съседни страни, предназначени за изолация

на тавани на закрити паркинги и гаражи.

Холкери за покриви - триъгълни или трапецовидни холкерни

профили от твърда покривна вата.

Клинове, предназначени за топлоизолация, шумоизолация и защита

от пожар на плоски покриви на бетонови плочи или профилни

стоманени конструкции.


Готовите продукти са в съответствие със следните стандарти: БДС EN 12667,

БДС EN 12939, БДС EN 823, БДС EN 1602, БДС EN 253, БДС EN 14313, БДС

EN 1609, БДС EN 13820, ISO 8497, БДС EN 13162, БДС EN 13172, EN1350

Фиг. 1.1

На фигура 1.1 е представена основната производствената база на

„Химически Продукти‖ ООД . Тя е организирана в три основни зони-зона за

производство ( позиции 4÷11), зона за складиране (позиция 3 и под позициите и),

зона за други дейности (позиции 1 и 2). Позициите на помещенията подробно са

описани в таблица 1.1.

В зависимост от поръчката на клиента се изпълняват различни

производствени операции. Получената суровина в складовите помещения


се освобождава от началника на склада, при получена при него заявка и се

транспортира посредством транс палетни, обикновени колички, електро

кари или мотокар до производствените помещения и тя се обработва на

съответната машина.

Поз.№ Описание

1 Сервизни помещения- тоалетни,бани,съблекалня.

2 Основна работилница на поддръжка и иновационна дейност.

3 Склад:

3.1- суровина за кашираща машина.

3.2- суровина за ламелни машини.

3.3-сурвина за машини за клинове и плочи.

3.4-продукция от машини за клинове и плочи.

3.5-продукция от фолиращи машини.

3.6-продукция от универсални режещи машини.

3.7-продукция от ламелни машини.

3.8-продукция от кашираща машина. 4 Цех за залепване – инсталация за залепяне на блокове от

минерална вата посредством пневматична помпа.

5 Цех за каширане на минерална вата.

6 Цех за производство на ламелна вата.

7 Нов цех на универсални режещи машини.

8 Цех на оползотворяване на отпадъка от производството.

9 Пакетираща машина за отпадъчен продукт – балопреса.

Таблица 1.1


Закупуване и доставка на суровини, съпътстващи материали и

консумативи (ОтД)

ОтД предоставя на НСк НСк организира и ръководи

информация за доставчика цялостната дейност по ВК

договорено количество и Този процес се

качество на доставения осъществява на два етапа

материал документален контрол и

визуален качествен

Фиг. 1.2

Входящ контрол на суровини, съпътстващи

материали и консумативи

Складиране на суровините, материалите и

консумативи

Ламелна машина 1 Ламелна машина 2

Върху крафт

хартия

Върху алуминиево

фолио Периодичен контрол

Ролганг (навиване на

рула)

Опаковка за експедиция

Складиране

Предаване на клиента

Рязане и залепяне


На фигура 1.2 е описан процеса на производство и контрол на ламелна

вата, която се изработва от ламелната машина.Периодичният контрол на

качеството се изразява в следното:

При пускане на производствената поръчка (1-во руло) се измерва

височината на произволен ламел изрязан от машината и залепен на

рулото, което е достигнало минимум средата на транспортния ролков

път.

С рулетка контролно се замерва дължина на рулото два пъти на

смяна, преди същото да бъде опаковано и експедирано до склада.

Проверява се качествено залепване на ламелите от минерална вата

върху крафт хартия или алуминиево фолио – два пъти на смяна без да

се нарушава целостта на готовия продукт и след като рулото е

изстинало до температура на околната среда.

Крайният продукт е със следните качествени показатели:

Крайният, готов продукт е с наименование:‖ Ламелна вата от напречно

залепени върху алуминиево фолио или крафт хартия ламели от каменна

минерална вата.‖ И носи търговската марка "ISOLLAM ®".Той има

следните характеристики:

Дебелина: 20-100 мм +/- 3мм

Дължина: 3-10 м +/- 2мм

Плътност: 30-80 kg / m3

Коефициент на топлопроводимост - 10 оС max. 0,039 W/mK

Клас на горимост /DIN 4102, ЕN13501/ за мин.ватаA1, Негорим

Максимална температура на използване max. 250оС

Температура на топене > 1000°С

Устойчивост на мин. киселини (HCl 20%, 10 min)около 85%

Специфичен топлинен капацитет 0.084


1.2 Управление на промишлени агрегати – основни положения

В днешно време всеки производствен процес в промишлените

предприятия протича с участието на промишлените агрегати. Те стават

все по независими в управлението си, а ролята на човека се е изместила в

това да програмира зададените задачи за изпълнение на промишленият

агрегат.

Условно промишлените агрегати се разделят на три основни части:

електрическа,механична и технологична. Това разделение отговаря на

условното разделение на физическите процес и на отделните направления

в науката. Поради сравнително по-лесното управление на електрическата

пред други енергии тя се е наложила като основна захранваща енергия за

повечето промишлени агрегати.

Важно условие за осигуряване на правилна и непрекъсната работа

на производственият агрегат се явява правилният избор на апаратура за

управление. Изборът трябва да се прави на база параметри на

захранващата мрежа, специфични особености на работните органи в

агрегата, условията на околната среда и изискванията за автоматизация.

По вида на тока апаратите се избират за постоянен или променлив ток.

При избора трябва да се има в предвид и броят на полюсите.

Постояннотоковите апарати са едно и двуполюсни,а променливо токовите

с едно или триполюсни [2].

При изборът трябва да се има в предвид както броят и видът на

главните (силовите) контакти , така и броят и видът на спомагателните

контакти (включващи и изключващи). Номиналният ток на контактните

системи трябва да бъде по-голям или равен на максималният работен ток ,

протичащ в веригата, която ще комутират. Номиналното изолационно

напрежение на апаратите трябва да бъде равно или по-голямо, но


възможно най близко до номиналното напрежение на веригата, в която ще

се включат. При апарати с електромагнитно действие напрежението на

бобината на апарата трябва да бъде равно на напрежението на

оперативната верига. Бобините на апаратите издържат и на по-високо

напрежение, но не повече от 10% от номиналното. Сигурно включване на

контактите системи на апаратите с електромагнитно включване се

гарантира от напрежение не по-малко от 80% от номиналното напрежение

на бобините им. Повечето от апаратите се конструират за продължителен

режим на работа. Но има апарати, конструирани за повторно-

кратковременен режим . За тях при избора трябва да се отчитат ПВ и

броят на включванията за час. При избора трябва да се отчитат и

условията на работната среда:температура,влажност,надморска височина и

др.

Според изпълнението апаратите се делят на четири групи за

работата при различни условия:

I -нормална среда

II -малко замърсена и запрашена

III -силно замърсена и влажна

IV - взривоопасна

В някои от случаи при избора на някои от апаратите се изхожда и

от конструктивното им оформление, което е необходимо с оглед на

монтажа им , присъединяване на проводници или по други причини.

Други общи изисквания, които се предявяват всички апарати, са просто

устройство и обслужване. Минимално тегло и габарити, икономичност,

сигурност, дълготрайност са сред приоритетите за избор на оптималният

вариант. Промишлените агрегати биват с ръчно и автоматично управление

[1].


Апаратите за ръчно управление биват лостови , пакетни

ексцентрикови прекъсвачи (ПЕП), както и превключватели .Те се избират

по номинален ток, който трябва да съответства на максималният ток,

който ще се комутира във веригата:

нп нкI I (1.1)

Апаратите за автоматично управление биват много на брои, но

основните групи са:

Магнитни пускатели

Контактори за постоянен и променлив ток

Електромагнитни помощни релета

Магнитни пускатели. Намират голямо приложение за управление на

производствени механизми без вградена пускова апаратура.

При избора им се вземат в предвид номиналният и пусковият ток на

консуматора, като се спазват две условия:

нп ндI I

6

пднп

II

Където:

нпI - номиналният ток на магнитният пускател

ндI - номиналният ток на двигателя

пдI - пусковият ток на двигателя


В техническите данни на пускателите се включва и максимално

допустимата мощност на управлявания двигател при напрежения 220, 380

и 500 V. Така че изборът на пускателя може да се направи по мощността

на двигателя, за който е предназначен. Напрежението на оперативната

верига се избира в зависимост от напрежението на другите апарати

участващи в тази верига, и от изискванията за безопасност. Ако няма

никакви специални изисквани, трябва да се предпочита напрежение, равно

на фазовото или на линейното напрежение на захранващата мрежа.

Контактори за постоянен и променлив ток. Предназначени са за

управление с чести включвания, изключвания и реверсиране в силови

електрически вериги под товар. Контакторите за постоянен ток са

еднополюсни или двуполюсни, а контакторите за променлив ток —

триполюсни, с допълнителни блокировъчни контакти. При избора на

контакторите трябва да се изхожда от номиналния ток и комутационните

възможности на главните и помощните им контакти, данни за които има в

справочната литература. Съгласно БДС 6012—84 номиналният ток на

главните контакти на контакторите трябва да съответства на реда: 4; 6,3;

10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630 А. Номиналният ток на

помощните контакти трябва да бъде 4; 6,3 или 10 А, като се препоръчва

стойност 6,3 А. Бобините им се изготвят за командни напрежения от реда:

за постоянен ток — 24, 48, 60, 110, 220, 400 V; за променлив ток — 24, 42,

220, 230, 380, 400, 660 V. Изготвят се и за напрежения с други стойности,

но те не се препоръчват. При избора на контактор за управление на

двигател за променлив ток се изхожда от мощността на двигателя.

Електромагнитни помощни релета. Предназначени са за работа във вериги

за управление и контрол в съответствие с изискванията на

производствения процес, за комутиране на допълнителни вериги с


повишена мощност и др. Изборът им се извършва въз основа на броя и

вида на контактите им и комутационните им възможности. Токовите

натоварвания на контактите им трябва да съответстват на реда: 1; 2,5; 4;

6,3; 10 А (БДС 13308—76).

Важна част в промишлените агрегати заемат командните апарати.

Към тях спадат: Контролери. Предназначени са за различни превключ-

вания в електрическите вериги. Посредством тях се осъществява

дистанционно управление на електро задвижванията, най-често в

крановете механизми. Те са силови и магнитни. Магнитните контролери се

състоят от командно контролер и магнитна станция (контактори и релета).

В зависимост от устройството на контактната система се делят на два

вида: барабанни и плацови. Изборът на типа на контролера зависи от вида

на тока, мощността на управляващия двигател, броя на работните

положения и броя на работните вериги. Пътни и крайни прекъсвачи.

Вместо от оператор тези апарати се задействат от самия работен

механизъм. Пътните прекъсвачи се задействат и превключват своите

контакти в определена точка от пътя на изпълнителния механизъм. Когато

тази точка е в края на пътя, с което се ограничава ходът на изпълнителния

механизъм, те се наричат крайни прекъсвачи. При избора на тези апарати

се изхожда от броя, вида и комутационните възможности на контактите

им, начина на задвижването на подвижната система и програмата на

превключването им [1].

1.3. Програмируеми логически контролери

1.3.1. Описание:

Програмируемите логически контролери (PLC) са компактни и

гъвкави (универсални) устройства, които се използват за управление на

машини (обекти) и/или технологични процеси.


Официално приетата дефиниция за PLC е следната: Програмируеми

(промишлени) контролери се наричат програмно управлявани електронни

системи, проектирани за използване в качеството на промишлено

оборудване за логическо управление на различни машини, съоръжения и

технологични процеси, през цифрови или аналогови входове и изходи

[13].

1.3.2. Особености:

PLC са програмно управлявани устройства. Програмата извършва

управлението на контролера, в смисъл, че при активирането на

входен сигнал от логическо (on/off) или аналогово входно

устройство, се изработва съответстващ отговор - активиране на

изход от съответстващо изходно устройство (логическо или

аналогово) в зависимост от съществуващите логически (програмни)

връзки между отделните устройства.

Операционната система на PLC се съхранява и изпълнява от паметта

ROM.

В паметта RAM се зарежда и изпълнява потребителската програма

за управление на технологичния процес.

Често към контролера се предлага и външно програмиращо

устройство или специален софтуер за PC.

Притежават конектор за връзка с други контролери, външно

програмиращо устройство или PC със инсталиран специален

софтуер.

1.3.3. Основни принципи:


Независимо от големината и сложността си, контролерите

притежават принципно следните основни модули представени в блок

схема изобразена на фигура 1.3 [4]:

- процесорен – предназначен е да възприема сигналите от датчиците на

системата и въз основа на програмата, записана в паметта на контролера

да издава изходящи въздействия. Един контролер може да притежава от

един до няколко процесори модула, като всеки един от тях е

функционално обоснован.

- програмна памет - съдържа кодирано последователността на работа на

програмируемия контролер.Измерва се в килобайт или в брои програмни

инструкции.Варира в широки граници в зависимост от мощността на

контролера.

- памет за данни-съдържа статуса на управляващият обект.Обемът и

определя броя на вътрешни релета, таймерите и др.

- входнен интерфейс – осигурява електрическа обработка на сигналите от

управляващият обект .

- изходен интерфейс – осигурява електрическа обработка на сигналите към

управлявания обект. Обикновено типът и броят на входовете - изходите

определя мощността на програмируемия контролер

- модул захранване

- модул за връзка с други контролери, горно ниво или персонален

компютър

- устройство за програмиране


Фиг. 1.3

Функционално програмируемия контролер „чете‖‖ входните сигнали и в

отговор издава изходни сигнали. Тази комбинация от входни и изходни

сигнали обикновено се нарича „логика‖. Няколко такива логики вече

могат да управляват обекта и именно те се наричат „програма‖. Тази

програма предварително е записана в програмната памет на контролера

посредством програмно устройство или програмен софтуер. Периодично

процесорният модул изпълнява програмата и въз основа на входните

сигнали издава управляващи (изходни) въздействия. Периодът за

еднократно изпълнение на програмата се нарича „време на сканиране‖.

Типично той варира от 5 до 50 милисекунди [5].

1.3.4 Програмиране:

Програмното осигуряване (ПО) на PLC e базово и приложно. Базовото

ПО включва програми за създаване, редактиране, транслиране на

програми, изпълнение на приложните програми, самодиагностика и

комуникация. Докато базовото ПО се доставя съвместно с

техническите средства, то приложното ПО се създава от или по заявка


от потребителя[3]. Стандартът IEC 1131 (IEC 6-1131/3 - разработва от

1993 г., на Международната електротехническа комисия и се използва

най-широко, като последна действаща версия е от 2003 г.) дефинира

синтаксиса, семантиката и различните приложения на езиците за

програмиране в системите за индустриална автоматизация (включително и

езиците за програмиране на PLC), независимо от базовата структура

на хардуера и вградената операционна система използвана от

производителя [5]. На най-високо ниво ПО, предназначено да реализир

конкретна задача за управление, се формулира като Конфигурация.

Конфигурацията е специфична за даден тип система (PLC) и зависи от

техническите средства, използваната памет, адреси на вх/изх модули

и други особености на реализацията. В рамките на една Конфигурация

потребителят може да дефинира един или повече Ресурс, т.е.

изчислително средство, което е в състояние да изпълнява

програми. Ресурсите съдържат Задачи, които контролират

изпълнението на дадено множество програми и/или функционални

блокове. Изпълнението се стартира циклично през зададен интервал,

или при настъпване на определено събитие, като например промяна

стойността на дадена променлива. Програмите се изграждат от

определен брой програмни елементи и се реализират чрез някой от

дефинираните езици за програмиране [3].

Езиците за програмиране на PLC, могат да се разделят на следните

групи: графични и текстови. Към графичните езици (Това са графични

езици за програмиране на PLC, които се базират на съответствието на

езиковите команди с означенията на релейно-контактните схеми. ) се

отнасят:


Ladder diagram ( LD ) Ладер диаграмите са графичен език за

програмиране на PLC, базиран на електрическите релейно-

контактни схеми. Началото на "Ладер" програмирането е

поставено в САЩ от първите производители на PLC.

"Ладер програмата" се състои от определена последователност на

логически ("контактни") инструкции, чрез които се идентифицира

състоянието на всеки един от елементите (контактите) на

електромеханичната (релейно-контактна) система използвани за

управлението на машината (и/или процеса). Действителното състояние на

контактите от електромеханичната система се замества с логическо. В

качеството на отделен елемент ("контакт") от системата за управление

могат да се използват всички битове от адресируемите даннови области на

конкретния PLC, в съответствие с използваната система за адресация.

Анализът на състоянията на отделните битове ("контакти") се извършва

посредством две основни инструкции: "изпълни при отворен" (examine if

open - ]/[), което означава че контактът е нормално затворен и "изпълни

при затворен" (examine if close - ] [ ), което означава, че контактът е

нормално отворен. Когато при изпълнение на съответната "контактна"

инструкция контролерът анализира състоянието на конкретния бит. В

релейно-контактните системи, управлението на всеки изпълнителен

механизъм се извършва посредством отделна електрическа верига

завършваща с "бобина". Контактите на всяко от устройствата участващи в

управлението на "бобината" се свързват (паралелно и/или последователно)

в съответствие с логическата функция на управлението. Когато

състоянията на отделните контакти позволят протичането на ток през

бобината, изпълнителният механизъм се активира. По аналогия с релейно-


контактните схеми, всяко от устройствата участващи в управлението на

конкретния изпълнителен механизъм (или междинно реле) се представя в

комбинация от последователни и/или паралелни логически връзки

оформени, като отделно логическо уравнение "стъпало" в ладер

диаграмата, съответстващо на веригата за управление. Началото на всяко

"стъпало"- логическо уравнение в ладер програмата, започва с условна

"линия на захранването" (power line), както в релейно-контактните

аналози. Прието е логическата комбинация между състоянията на

отделните "контакти" в логическото уравнение (стъпалото) да се нарича

"тестова зона", а участващи инструкции - "входни инструкции".

Последният елемент на всяко "стъпало" е условна "бобина" (изходна

инструкция), която се активира в резултат на текущото изчисление на

логическата комбинация от състоянията на входовете (контактите) в

"стъпалото". Изходът се активира, ако резултатът от сканирането на

входните инструкции (изчисляването на логическата комбинация) е

"истина" (логическа единица) т.е., бит RLO (Result of logic operation) = 1

след изпълнение на последната входна инструкция [13].

Function block diagram (FBD) Езикът на функционалните блокови

схеми е графичен език за програмиране на PLC, използващ

логически елементи (Logie boxes) от Булевата алгебра за

представяне на управляващите функции.

Езикът се базира на възможността за описване работата на конкретен

обект за управление, a от там и функцията на управляващото устройство,

посредством система от логически уравнения. Всяко логическо уравнение

се кодира самостоятелно и се оформя като отделен логически стринг

(Logical Network/Logical Segment).

Уравнението се кодира посредством последователност от


логически инструкции, всяка от които проверява (тества) състоянието на

адресираната променлива за 1 (True) или 0 (False) и образува съответен

резултат. Полученият резултат се запомня директно или се използва за

извършване на указана двоична логическа операция (Boolean logic

operation) и се запомня след извършването й. Резултатът от извършената

операция се означава с RLO (Result of Logic Operation) и се съхранява в

едноименния бит на CPU. Резултатът от изпълнението на логическите

инструкции за всички възможни комбинации на адресираните променливи

се определя съгласно съответните таблици нa истинност, познати от

Булевата алгебра За графичното представяне на логическите връзки

между отделните променливи се използват познатите също от

булевата алгебра логически елементи (Logic boxes) - AND; OR; XOR и

техните комбинации.

Примерна FDD програма, кодираща елементарно логическо уравнение е

посочена на фиг.1.4 [13]:

Фиг. 1.4

Логическо уравнение описващо фигура 1.4 следва да бъде:

Q0.0=/I0.0*M10 v T0*/Q10.0

Тогава изход Q0.0 ще бъде 1 ако:

[(I0.0=0)AND(M10.0=1)]OR[(T0=1)AND(Q10.0=0)]


Sequential function chart (SFC не е език, а начин за

представяне на програмата за логическо управление на

основата на модел от мрежите на Петри и стандарта IEC

848 Grafcet.

Моделът се изобразява с насочен граф G, представен от четворката

(S, T, L, I),

където:

обратно;

I e подмножество на S и съдържа само стъпките, активни при

инициализация;

Графът G е с върхове от S и T. Всяка стъпка S i е активна или

неактивна, като свързаните с нея действия се изпълняват само докато

тя е активна. Преходите зависят от логически условия. Ако дадено

логическо условие е изпълнено, то се активира следващата стъпка, а

предходната преминава в неактивно състояние. Графично стъпките се

представят с правоъгълни блокове с идентификатор - име на

стъпката. За всяка стъпка системното програмно осигуряване

поддържа две променливи - FLAG и TIME. Флагът F има стойност "1"

ако стъпката е активна и "0" - ако е неактивна. Променливата TIME

съдържа интервала от време от активиране на стъпката до момента

на достъп до променливата. Само началната стъпка се изобразява с

правоъгълник, очертан с двойна линия. Преходите определят

условията, при чието изпълнение една или повече стъпки предават

управление на една или няколко следващи прехода стъпки.


Преходите се изобразяват с хоризонтална линия, която пресича

вертикалните линии за връзка между стъпките. На всяка

стъпка се изпълняват едно, няколко или никакви действия. За всяко

действие има представяне с графичен елемент - правоъгълна

таблица с три заглавни полета (квалификатор за начина на

изпълнение на действието, индикатор за неговото завършване и име

на действието), както и поле за описание на самото действие. [5]

Главните елементи са:

Стъпки със съответните действия

Преходите със свързаните с тях условия логика

Управляващи връзки между стъпалата и преходи

Стъпките в SFC могат да бъдат активни и неактивни.Стъпката може да се

активира при едно от двете условия:

1) Това е първата стъпка, както е определено от програмиста в

програмата

2) Тя е била активирана по време на сканиране на цикъл и не е

деактивирана от забраняващи условия

Стъпка се активира, когато всички стъпки над нея са активни и свързания

преход е преодолим (т.е. условието за свързване на стъпките е изпълнено).

Когато преходът е приет, всички стъпки по-горе са дезактивирани

наведнъж и след като всички стъпки по-долу са активирани едновременно.

Пример за програма написана на SFC е дадена на фигура 1.5.

Действията приписани на стъпки могат да бъдат няколко типа, от които

най-използваните са:

Непрекъснатост (Continuous (N),)

Установяване (Set (S))


Установяване в изходна позиция (Reset (R)).

SFC е един по своята същност паралелен език-множество потоци могат да

бъдат активни едновременно.

Нестандартни разширения на езика включват макродействията

(macroactions): т.е. действията в рамките на програма единица, които влият

на състоянието на друга програма единица.[5]

Фиг 1.5

Към текстовите езици спадат:


Structured text (ST) тип текстов език за програмиране на PLC.

Основен елемент в ST е изразът. Изразът е конструкция, от която в

процеса на изпълнение се получава стойност от определен тип.

Изразите представляват описания на операции върху операнди.

Операнди могат да бъдат променливи, литерали, функции или

други изрази. Типични операции са: извикване на функция,

степенуване, смяна на знака, инвертиране, умножение, делене,

събиране, сравнение, конюнкция, дизюнкция, сума по модул 2 и др.

Пресмятанията на булев израз се прекратяват ако стойността на

израза не зависи от оставащата част, която предстои да се

изчисли. Програмите написани на езика ST са

последователности от оператори, разделени със запетая [3].

Пример за програма написана чрез ST [5]:

INTERFACE

VAR_GLOBAL

Start_Stop : BOOL; // Global variable to represent Operator Input

ON_OFF : BOOL; // Global variable to represent Output Coil

END_VAR

PROGRAM Monitor_Start_Stop; // Declare the program

END_INTERFACE

IMPLEMENTATION

PROGRAM Monitor_Start_Stop // Actual Program

VAR // Temporary variables for logic handling

ONS_Trig : BOOL;

Rising_ONS : BOOL;

END_VAR

// Start of Logic

// Catch the Rising Edge One Shot of the Start_Stop input

ONS_Trig := Start_Stop AND NOT Rising_ONS;


// Main Logic for Run_Contact -- Toggle ON / Toggle OFF ---

ON_OFF := (ONS_Trig AND NOT ON_OFF) OR (ON_OFF AND NOT ONS_Trig);

// Rising One Shot logic

Rising_ONS := Start_Stop;

END_PROGRAM

END_IMPLEMENTATION

//=======================================================================

// Function Block Timed Counter : Incremental count of the timed interval

//=======================================================================

FUNCTION_BLOCK FB_Timed_Counter

VAR_INPUT

Execute : BOOL := FALSE; // Trigger signal to begin Timed Counting

Time_Increment : REAL := 1.25; // Enter Cycle Time (Seconds) between counts

Count_Cycles : INT := 20; // Number of Desired Count Cycles

END_VAR

VAR_OUTPUT

Timer_Done_Bit : BOOL := FALSE; // One Shot Bit indicating Timer Cycle Done

Count_Complete : BOOL := FALSE; // Output Bit indicating the Count is complete

Current_Count : INT := 0; // Accumulating Value of Counter

END_VAR

VAR

CycleTimer : TON; // Timer FB from Command Library

CycleCounter : CTU; // Counter FB from Command Library

TimerPreset : TIME; // Converted Time_Increment in Seconds to MS

END_VAR

// Start of Function Block programming

TimerPreset := REAL_TO_TIME(in := Time_Increment) * 1000;

CycleTimer(

in := Execute AND NOT CycleTimer.Q

,pt := TimerPreset);

Timer_Done_Bit := CycleTimer.Q;

CycleCounter(

cu := CycleTimer.Q

,r := NOT Execute

,pv := Count_Cycles);


Current_Count := CycleCounter.cv;

Count_Complete := CycleCounter.q;

END_FUNCTION_BLOCK

Instruction list (IL) Езици на мнемоничните команди- Обширен клас

от езици за програмиране, чиито инструкции са мнемонични

(буквени) означения на операции от различен тип.

Един прост пример е даден на фигура 1.6. Този пример съдържа 4 входа и

един изход. Това може да се изрази с логическо уравнение. Уравнението,

може да бъде директно превърнато в инструкции. В началото програмата

започва със START. В този момент първата стойност от израза е заредена

и останалата част от израза е разделена на малки парчета. Единствената

съществена промяна е, че AND NOT е заменена с ANDN .

Фиг. 1.6


Дефинираните езици за програмиране на PLC са базирани

на програмните езици използвани от най-големите производители на

системи за индустриална автоматизация, с

което се намалява значително времето за усвояване на PLC система.

В съвременният си вариант езиците за програмиране са

взаимно свързани, т.е. дават възможности за автоматично транслиране

от един вид в друг [4].

1.3.5 Приложение:

PLC намират широко приложение в различни области на

индустрията.Чрез тях се управляват машини или процеси,които имат

дискретен характер на действие.

Машината или устройството постоянно изпълнява предопределена

последователност от действия или в резултат на определени събития,или

след изтичане на зададено време.

PLC се използват също за управление и на непрекъснати технологични

процеси.

В последните години PLC се развиват много интензивно и се

утвърждават като основна база на индустриалната автоматизация. Бързото

развитие на микроелектрониката води до намаляване на цената и

подобряване на характеристиките на PLC. Голямото разнообразие от

PLC,предлагани на пазара,позволява да се намери оптимално решение

както за несложни задачи,така и за комплексна автоматизация на

производството [3].

1.3.6 Предимства пред релейните схеми:


В сравнение с конвенционалните системи за контрол на процесите,

броя на жиците, необходими за връзки, се намалява с около 80%.

Диагностични функции на контролера PLC контролерите позволяват

бързо и лесно откриване на грешка.

Промяната в последователността или прилагането на процесите на

работа управлявани от PLC контролерите може лесно да бъде

постигнато чрез замяна на програмата на контролера от конзола или

използване на компютърен софтуер (не се изисква промени в

окабеляването, освен ако добавянето на

някои входове или изходи е задължително).

Нужни са по-малко резервни части.

Излизат много по-евтини в сравнение с конвенционалните системи,

особено в случаите, когато има голям брой входове / изходи и

оперативните функции са сложни/

PLC контролерите имат по голяма надеждност от

електромеханичните релета.Броят на гарантираните превключвания

на контактите им е няколко милиона.

Те са компактни и заемат малко място.

Лесни за монтаж.Повечето се монтират на евро шина.

Конструктивно са изпълнени модулно, т.е. Могат лесно да се

добавят нови модули (модул вход/изход, модул захранващ блок и

др.)

Целта на настоящата дипломна работа е реконструиране

управлението на ламелна машина чрез използване на програриурем

логически контролер.


Втора глава.

Ламелна машина

2.1 Конструктивна схема

Фиг. 2.1


Машината се състои от три основни звена: Основен корпус -

изпълнява основните действия на машината: разфасоване на ватата на

лемели по размер и залепяне на лемелите към алуминиево фолио или

крафт хартия. Дължината му е 2,3 метра, височината е 1,3 метра.

Елементите от корпуса са свързани помежду си чрез болтови съединения,

което позволява сравнително лесното му разглобяване, подмяна на

елементи и транспортиране. Основните му работни органи представени на

фигура 2.1:

Хоризонтално движещ се струник . Дължината му е 2 метра. Режещата

струна се движи посредством две поуретанови шайби, едната от които е

задвижващата, на чиято ос директно е свързана оста на задвижващият

двигател и обтягаща, която се движи хоризонтално посредством винт и

застопоряваща гайка свързани с остта и. Скоростта на движение на

сруната е определена от скоростта на двигателя, които е 1500 об/мин -1

.Тежестта на струника се поема от два плъзгача разположени успоредно

под машината и поставени на отделна от корпуса собствена рампа. Това

позволява регулирането на височината на струника от земята независимо

от корпуса на машината и предотвратяване на поемането на нежелани

вибрации идващи от основният корпус. Задвижването на стуника напред и

назад се извършва посредством хидравличен цилиндър намиращ се в

задната част на корпуса на машината и свързан със стуника посредством

шарнирно съединение.

Избутваща скара. Състои се от две основни звена:

- основна рамка - изградена от квадратна тръба 25х25х3 с дължина 94

см.Тежестта на нея се поема от метални ролки разположение на специален


ролков път. Задвижва се посредством хидравличен цилиндър поставен

непосредствено под нея и свързан с нея чрез специална планка.

- сменяеми избутвачи - изградени от огъната на ап кант под формата на П

листа ламарина. Те са с различна височина за различните височини

ламели, като височината им винаги е с 5 мм по малка от тази на ламела, за

когото са предназначени. Захващат се към основната рамка посредством

болтове със фрезенкови глави.

Притискаща плоча. Състои се заварени една за друга метални тръби

образуващи плоча. Движи се посредством хидравличен цилиндър.

Изградени са два броя водачи, от двете страни на цилиндъра, които не и

позволяват да се измества.

Нагряваща плоча. Състои се от гладък плот под които в тръби са

поставени сухи нагреватели (по 4 от двете страни на плочата). В корпуса,

близо до повърхността на плочата и е вграден и термо съпротивителен

датчик.

Транспортен ролков път-неговата роля е да транспортира готовият

продукт – ламелна вата , като същевременно същата се охлажда и се

заздравява връзката между ламелите от минерална вата и алуминиевото

фолио или крафт хартия. Дължината му е 7 метра. Състои се от 145

свободно движещи се ролки. Прекъсната е в зоната на режещото

устройство.

Режещо устройство- реже готовата продукция чрез метална струна при

достигане на определена дължина. Състои се от неподвижна рама и

подвижно рамо със странник. Струната се задвижва от електродвигател.

Подвижното рамо се задвижва посредством хидравличен цилиндър.


2.2 Принцип на работа

Фиг. 2.2

Принципа на работа е представен на фигура 2.2 и се основава на 4

конструктивни блока, чиито работни механизми извършват хоризонтално

или вертикално движение, задвижвани от хидравлични цилиндри и

ограничени в своя ход от крайни изключватели, т.е. хидравличните

цилиндри не достигат своите крайни положения.

Блок 1 представя избутващият механизъм. За да избута ламелите от

вата избутвача извършва последователно две движения:

Движение към предната част на машината - 12. След достигането на

предно положение, определено от краен изключвател, избутвача се връща

веднага в първоначалното си положение, чрез движение назад-11.


Блок 2 е хоризонтално движещ се струнник. Суровината се подава

перпендикулярно на машината от етажно помещение над нея. Тя е във вид

на големи блокове или плочи от минерална вата. Струника е в едно от

крайните си положения. За да разреже ватата, той извършва движение

напред 22 , ако е в задно положение или назад 21, ако е в предно

положение. След достигане на новото си крайно положение той остава в

него, докато не се наложи да разреже ватата отново.

Блок 3 представлява притискаща плоча, която се движи

перпендикулярно (нагоре и надолу). Под нея има загряван до 200 С плот.

Между плота и притискащата плоча минават отрязаните ламели от

минерална вата, под които е вдянато тънко алуминиево фолио или крафт

хартия, чиято една страна е с напластени поетиленови нишки (страната

допираща се до ватата). За да се осъществи добър контакт между ламелите

от вата и алуминиевото фолио или крафт хартията освен разтопяването на

поетиленовите нишки, извършвано от нагрявания плот е нужен и натиск,

който се осъществява посредством притискащата плоча. Тя извършва

движение надолу, за да притисне ламелите към фолиото 31, като остава в

долното си положение определено време, след което се движи нагоре 32 ,

като освобождава вече залепените ламели с фолио.

Ламелната вата попада на транспортния ролков път. Тук тя се охлажда

постепенно, търкаляйки се върху алуминиевите ролки. При достигане на

определен метраж, който се измерва от брояч, всички механизми на

ламелната машина спират и се задейства режещото устройство - блок 4. То

е в горно положение, като извършва първо движение надолу-41, до

позиция определена от долният му краен изключвател след достигане на

долното си положение, веднага извършва движение нагоре-42 до позиция,


определена от горния му краен изключвател, като се връща в

първоначалната си позиция.

2.3 Цикъл на работа

Не

Да

Не

Да

Начало Начални

условия

Привеждане в

начални позиции

31 21

2

32

12

11

41

Условие за

прекъсване

42

Т=1÷5 s

фиг. 2.3 Цикъл на работа

Преди да започне изпълнението на работния цикъл на машината, се

прави проверка дали работните блокове са в изходни позиции , ако не са

трябва да се приведат в начални позиции:

Избутвача (блок 1) трябва да е в задно положение.

Режещия хоризонтално струник (блок 2) трябва да е в предно

положение .

Притискащата плоча (блок 3) трябва да е вдигната-в горно

положение.

Режещия вертикално струник (блок 4) трябва да е вдигнат-в горно

положение.


При тези условия, казваме че машината е готова да изпълнява

работен цикъл, който следва следната последователност ( фиг. 2.3 ):

Блок 3 Движение надолу на притискащата плоча до фиксирано от

краен изклчвател долно положение (31).

Блок 2 Движение на струника назад до достигане на задно

положение определено от задния му краен прекъсвач (21).

Блок 3 Движение нагоре, до достигане на горно положение,

определено от краен прекъсвач (32).

Блок 1 Движение на избутача от задно положение към фиксираното

си от предният си краен изключвател предно положение (12).

Сравняват се данните за изминат път на ламелната вата и зададен

такъв на брояча на метри.

Ако е изпълнено условието и данните съвпадат, се блокира цикъла

на работа и се стартира режещото устройство – блок 4, като първо се

задейства електромотора задвижващ струната и след нейното развъртане

се извършва движение надолу (41) на струника, след достигане на

долното си положение, той веднага извършва движение нагоре (42), като

се връща в първоначалната си позиция.

Ако данните за изминат път и зададените данни не съвпадат,

машината продължава цикъла без неговото прекъсване за описаните по-

горе действия за режещото устройство (блок 4).

Блок 1 Движение на избутвача от предно положение към задно

положение определено от заден краен изключвател.

Време на изчакване от 1 до 5 секунди преди започване на новият

цикъл, за реагиране от оператора на машината.


Повтаряне на цикъла.

Цикъла се повтаря, докато не се прекрати от оператора или при

авария.

2.4 Избор на схема за управление

При така описаният цикъл управлението на процесите е трудно да

се изпълни чрез релейно-контакторна схема (голям брои релета, таймери

за време закъснение и т.н.) и същата неможе да осигури гъвкавост на

процесите. Затова управлението ще бъде с програмируем логически

контролер, който да удовлетвори осъществяването на управление на

работния цикъл, както и възможност за бъдещо развиване на цикъла,

неговото усъвършенстване и добавяне в него на нови елементи (като

навиващо устройство за отрязаните парчета ламелна вата и др). Това

решение е изгодно и икономически, тъй като капиталовложенията

направени в схема с PLC ще са по-малки в сравнения с тези направени за

релейно-контакторна схема, а и няма да са нужни още средства за

преустройство на ел. схемата, ако в бъдеще се измени цикъла на работния

процес, а ще е достатъчно препрограмиране на контролера.


Трета глава

Синтезиране на принципна електрическа схема

За синтезирането на принципната електрическа схема е прието

решение за управление с програмируем логически контролер – PLC, който

ще удовлетвори осъществяването на технологичния цикъл на машината.

3.1. Синтезиране на принципна електрическа схема на ламелна

машина

3.1.1. Изходни данни за съставяне на принципната схема:

Изходните данни за синтезиране на принципната електрическа

схема се определят от изпълните механизми на агрегата/машината/,

необходимите датчици и необходимите органи за управление.

3.1.1.1 Определяне на изпълнителните механизми:

Хидравлична станция, задвижвана от асинхронен двигател с накъсо

съединен ротор

Ход на струник 1 (реверсивен).Осъществява се чрез хидравличен

цилиндър

Задвижване на струна 1.Осъществява се чрез асинхронен двигател с

накъсо съединен ротор

Ход на струник 2 (реверсивен).Осъществява се чрез хидравличен

цилиндър

Задвижване на струна 2.Осъществява се чрез асинхронен двигател с

накъсо съединен ротор


Ход на избутвач (реверсивен). Осъществява се чрез хидравличен

цилиндър

Ход на притискаща плоча (реверсивен). Осъществява се чрез

хидравличен цилиндър

3.1.1.2 Определяне на необходимите датчици за управление и

контрол на машината:

Краен изключвател за изключване ход назад на струник 1-SQ2

Краен изключвател за изключване ход напред на струник 1-SQ1

Краен изключвател за изключване ход надолу на струник 2-SQ8

Краен изключвател за изключване ход нагоре на струник 2-SQ7

Краен изключвател за изключване ход назад на избутвач-SQ4

Краен изключвател за изключване ход напред на избутвач-SQ3

Краен изключвател за изключване ход нагоре на притискаща плоча-

SQ5

Краен изключвател за изключване ход надолу на притискаща плоча-

SQ6

Индукционен датчик отчитащ завъртането на контролна ролка от

ролковият път

Термо съпротивителен датчик платина 100 поставен под нагревна

плоча

3.1.1.3 Определение на апарати за управление:


Брояч на метри MU3

Бутон ПУСК на таблото

Бутон „Връщане в изходна позициия

Бутон ПУСК на отделен пулт (кнопка)

Бутон ПУСК на таблото за връщане в изходни (първоначални)

позиции на работните органи

Бутон СТОП на таблото

Бутон СТОП на отделен пулт (кнопка)

Авариен СТОП на таблото

Термо регулиращо реле

На базата на определените изпълнителни механизми, датчици и

органи за управление е съставена принципна електрическа схема, която е

представена фиг. 3.1 на страници 39÷46.


Фиг. 3.1


Фиг. 3.1 Продължение














3.2 Избор на електрически апарати за защита и управление.

3.2.1 Избор на контактори:

3.2.1.1 Избор на контактори за управление на

електродвигателите и нагревната плоча:

Електродвигателите се управляват чрез контактори в статорната

верига. Оперативното напрежение, с оглед безопасност на обслужващия

персонал, съгласно Наредба №3 „За устройството на електрическите

уредби и електропроводните линии‖, се избира Uоп = 24 V. Оперативното

напрежение се осигурява от понижаващ трансформатор 380/24 V, чиято

мощност не бива да бъде по малка от 100 VA [8].

Условия за избор на контакторите [6]:

VUU рабн ,

AII двнн ,,

3.2.1.1.1 Избор на контактор за управление двигател на

хидравлична станция-КМ1:

VUU рабн 380

AII двнн 1,3,

Избран е контактор тип LC1-K0601 с каталожни данни [11,12]:

UH = 660 V

Iн = 6 A

Uбоб. = 24 V

Рбоб.отв. = 70 VA

Рбоб.затв. = 6 VA


3.2.1.1.2 Избор на контактор управляващ двигател на струна 1-

КМ3:

VUU рабн 380

AII двнн 8,1,


UH = 660 V

Iн = 6 A

Uбоб. = 24 V



3.2.1.1.3 Избор на контактор за управление двигател на струна 2-

КМ4:

VUU рабн 380

AII двнн 8,1,


UH = 660 V

Iн = 6 A

Uбоб. = 24 V



3.2.1.1.4 Избор на контактор за управление нагреватели плоча-

КМ2:

VUU рабн 380


AII двнн 11,


UH = 660 V

Iн = 16 A

Uбоб. = 24 V



3.2.1.2 Избор на контактори за управление на магнит

вентилите:

Хидравличната станция притежава разпределител с 8 броя магнит

вентили управлявани по отделно всеки. Мощността на бобината на магнит

вентила е – за променливо напрежение 16VA, но при захранване с

постоянно напрежение 11,5W. Номиналното захранващо напрежение при

постоянен ток е 24V, а при променливо 48.

Избрано е захранване с постоянно напрежение.

Условия за избор на контакторите [6]:

VUU рабн 24

мвнн II ,

,

11,50,48

24

нн мв

PI A

U


UH = 660 V

Iн = 6 A

Uбоб. = 24 V




3.2.2 Избор на трансформатори за оперативни вериги.

3.2.2.1 Избор на трансформатор - 0TV1:

Трансформатора захранва постоянно токов електрически двигател

за охлаждане на хидроагрегат.

3.2.2.1.1 Избор на токоизправител - VD1:

Избрана е мостова схема със силициеви диоди, като изправеното

напрежение трябва да бъде: 0 24U V . Не се използва стабилизатор.

За изчисление се използва методиката от [6] :

Определяне на ефективната стойност на променливото напрежение:

2 0.U BU Където: B - коефициент, определящ се от [6]

в зависимост от величина А:

20

0

( )1,6. . dR R

A IU

Където: R2 – съпротивлението на вторичната

намотка на трансформатора; изчислява се приблизително при мощност на

изправителя (10-100 W):

02

0

0,05.U

RI

Където: Rd – съпротивление на

изправителният елемент

0

1dR

I Където I0 – ток на консумация

0 . 1,2.2,5 3мз нI k I А Където

мнI - номинален ток на вентилатора


602,5

24м

нн

н

PI А

U

От тук намираме: 1

0,333

dR и 2

240,05. 0,4

3R

(0,4 0,33)1,6.3. 0,15

24A

От графика за определяне на коефициентите B,D и F спрямо А се

определят:

B=0,82

D=2,5

F=1,5

Ефективната стойност на променливото напрежение:

2 0,82.24 19,7U V

Обратното напрежение за всеки диод е:

21,4. 1,4.19,68 27,56обрU U V

Максималният ток в права посока е:

max 00,5. . 0,5.1,3.4,6 3,45I F I A

Токът през вторичната намотка:

2 00,7. . 0,7.2,5.4,6 8,05I D I A

Избора на изправителни диоди е съгласно изчислените величини

27,56обрU V и 2 8,05I A . Избират се полупроводникови изправителни

диоди [10] тип BYX 42/100T с каталожни данни: URM =100 V, I0max=10 A,

Uf=1,1 V .

Определено е U2= 19,7V ; I2=8,05A

Определяне на мощността на вторичната намотка:


2 2 2. 19,7.8,05 159P U I VA

Определяне мощността на трансформатора:

21

159165,6

0,96

PP VA

Избираме трансформатор 0TV1 с типова мощност 200VA с напрежение на

първичната намотка 220V.

3.2.2.2 Избор на трансформатор - 0TV2:

Приема се три намотъчен трансформатор, като едната вторична

намотка (w21), осигурява променливо напрежение за оперативна верига , а

другата ( w22) – постоянно напрежение 24V за захранване на бобините на

магнит вентилите.

3.2.2.2.1 Изчисляване на w21:

Съгласно избраното напрежение на бобините на контакторите се

избира трансформатор с първично напрежение U1н = 380 V и напрежение

на вторичната намотка 12 24НР V . Мощността на тази вторична намотка

на трансформатора се определя от израза:

21 в рР Р Р

където вP - сумарната консумирана мощност при отворена

котва на бобините на едновременно включваните апарати;

рP - сумарната консумирана мощност от бобините

на включените апарати.

21 70 12 82Р VA

Приема се типова мощност на намотката P21=100VA .

3.2.2.2.2 Изчисляване на w22 за постоянно напрежение за магнит

вентилите:


Постоянното напрежение се осигурява от двуполупериоден мостов

изправител - VD2. За него е избрана е мостова схема със силициеви диоди,

като изправеното напрежение трябва да бъде: 0 24U V

За изчисление се използва методиката от [6] :

Определяне на ефективната стойност на променливото напрежение:

2 0.U BU Където: B - коефициент, определящ се по

графика от [6] в зависимост от величина А:

20

0

( )3,2. . dR R

A IU

Където: R2 – съпротивлението на вторичната

намотка на трансформатора; изчислява се приблизително при мощност на

изправителя (10-100 W):

02

0

0,05.U

RI

Rd – съпротивление на изправителният елемент

0

1dR

I Където I0 – ток на консумация

0 .МВз нI k I

Където МВнI - номинален ток на магнит вентил

От каталожните данни на магнит вентилите, знаем че Uбоб.

DC=24V;Pбоб=11,5W. Тогава:

11,5I 0,5

24

бобМВ

боб

PА

U

0 6. 3МВI I А

От тук намираме: 1

0,333

dR и 2

240,05. 0,4

3R

(0,33 0,4)1,6.3. 0,15

24A


От графика за определяне на коефициентите B,D и F спрямо А се

определят:

B=0,82

D=2,5

F=1,5

Ефективната стойност на променливото напрежение:

2 0,82.24 19,7U V

Обратното напрежение за всеки диод е:

21,4. 1,4.19,68 27,56обрU U V

Максималният ток в права посока е:

max 00,5. . 0,5.1,3.4,6 3,45I F I A

Токът през вторичната намотка:

2 00,7. . 0,7.2,5.4,6 8,05I D I A

Избора на изправителни диоди е съгласно изчислените величини

27,56обрU V и 2 8,05I A . Избират се полупроводникови изправителни

диоди [10] тип BYX 42/100T с каталожни данни: URM =100 V, I0max=10 A,

Uf=1,1 V .

Определено е U2= 19,7V ; I2=8,05A

Определяне на мощността на вторичната намотка:

22 2 2. 19,7.8,05 159P U I VA

Приема се типова мощност на намотката P21=160VA .

Определяне мощността на трансформатора:

21 221

100 160270,1

0,96

P PP VA


Избираме трансформатор 0TV2 с типова мощност 300VA с напрежение на

първичната намотка 380V.

3.2.3 Избор на защитна апаратура за електрическите двигатели

и нагревателна плоча:

3.2.3.1 Избор на защитна апаратура за електрически двигател

на хидравлична станция-QF1 :

Каталожни данни на електродвигателя [14]:

Тип на електродвигателя- AT90S4

Pн= 1.10, kW ; nn=1400, min-1 ; In=2.8, A ; η=0.76 ; cos =0.80

Условие за избор[6]:

(1,05 1.1)ДТЗ НI I

1.1.2,8 3,08ТЗI А

Избирам термомагнитен моторен прекъсвач GZ1M08 със следните данни:

Обхват на тока на настройка: (2,5÷4) А

Ток на настройка: 3,1, А

3.2.3.2 Избор на защитна апаратура за електрически двигател на

струна 1-QF3:


Тип на електродвигателя- AT80А4

Pн= 0.55, kW ; nn=1400, min-1 ; In=1,6, A ; η=0,70 ; cos =0.77


(1,05 1.1)ДТЗ НI I


1,1.1,6 1,76ТЗI А


Обхват на тока на настройка: (1,6÷2,5) А

Ток на настройка: 1,8 А

3.2.3.3 Избор на защитна апаратура за електрически двигател на

струна 2-QF4:


Тип на електродвигателя- AT80А4

Pн= 0.55, kW ; nn=1400, min-1 ; In=1,6, A ; η=0,70 ; cos =0.77

Условие за избор:

(1,05 1.1)ДТЗ НI I

1,1.1,6 1,76ТЗI А


Обхват на тока на настройка: (1,6÷2,5) А

Ток на настройка: 1,8 ,А

3.2.3.4 Избор на защитна апаратура за нагревателна плоча-QF2:

Нагревателната плоча има вградени 9 броя сухи нагреватели, всеки

с мощност 800 W , групирани по 3 броя свързани успоредно на всяка фаза.

3.(3. ) 3.(3.0.8) 7,2НП НН НP P kW


3.

НП

П

Н

Н

Л

PI

U


720011

3.380ПНI А

(1,05 1.1)ПТЗ НI I

1,05.11 11,55ТЗI А


Обхват на тока на настройка: (9÷14) А

Ток на настройка: 11,6 А

3.2.4 Избор на автоматични прекъсвачи:

3.2.4.1 Избор на автоматичен прекъсвач за захранващ блок на

контролера-QF14:

Захранващият блок е със следните каталожни данни [11,12]:

100 240входU V AC

24изходU V DC

2,5изхнI А

0,4входнI А

Условия за избор [6]:

UНА≥UРАБ=220, V

IHA≥ (1,05÷1,2)IP

IНА≥1,2.0,4=0,5 A


Избирам автоматичен защитен прекъсвач тип C 60N, 1P. Прекъсвача е

еднополюсен, с ток на термичния изключвател 1 А, със защитна

характеристика крива C.

3.2.4.2 Избор на автоматичен прекъсвач за първичната верига

на трансформатора (0TV2) -QF12 :

Трансформаторът е с мощност 300 VA и cos =0,96.

300

0, 473. .cos 3.380.0,96

НП

П

Н

Н

Л

PI А

U

12 1,1 0,52QF PI I A

Избира се автоматичен защитен прекъсвач тип С60N-D1, 2P [11,12].

Прекъсвача е двуполюсен, с ток на термичния изключвател 1А, със

защитна характеристика крива D.

3.2.4.3 Избор на автоматичен прекъсвач за вторичната верига на

(0TV2) -QF17 :

Вторичната намотка захранваща оперативната верига е с мощност 100

VA и cos =0,96.

0 2 100

4,34cos 24.0,96

TVP

PI А

U

17 1,1 4,7QF PI I A

Избира се автоматичен защитен прекъсвач тип С60N, 1P[11,12].

Прекъсвача е еднополюсен, с ток на термичния изключвател 6А, със

защитна характеристика крива С.



трансформатор (0TV2) -QF18 :

Вторичната намотка захранваща оперативната верига е с мощност 100

VA и cos =0,96.

0 2 160

6,94cos 24 0.96

TVP

PI А

U

18 1,1 7,63QF PI I A




3.2.4.5 Избор на автоматичен прекъсвач за първичната верига

на трансформатор (0TV1) -QF13 :

Трансформаторът е с мощност 200 VA и cos =0,96.

0 1 200

0,94.cos 220.0,96

TVP

PI А

U

13 1,1 1,034QF PI I A





трансформатор (0TV1) -QF16:


0 1 200

8,68cos 24 0.96

TVP

PI А

U

17 1,1 9,55QF PI I A




3.2.4.7 Избор на главен автоматичен прекъсвач – QF11:

Определяне на инсталираната мощност на машината:

1 2 3 0 1 0 2 logНПM M M Н TV TV opowerP P P P P P P P

10,44P kW

1044016,19

3. .cos 3.380.0,98ПН

Л

PI А

U

Изчисляване на сумарният cos чрез:

2 2cos

P

P Q

Определяне на реактивните товари на всеки консуматор:

i iQ P tg

Q P tg

Определяне на реактивната мощност на двигател на хидроагрегат:

01100. 37 829Q tg VAr


Определяне на реактивната мощност на двигател за струна 1:

0550. 40 461,5Q tg VAr

Определяне на реактивната мощност на двигател на струна 2:

0550. 40 461,5Q tg VAr

Определяне на реактивната мощност на нагревателна плоча:

07200. 0 0Q tg VAr

Определяне на реактивната мощност на трансформатор 0TV1:

0200. 16 57,3Q tg VAr

Определяне на реактивната мощност на трансформатор 0TV2:

0300. 16 86Q tg VAr

Определяне на реактивната мощност на Logo! Power:

0220. 16 63Q tg VAr

Определяне на сумарният cos

2 22 2

10440cos 0,98

((10440) (1957,3) )

P

P Q

Условия за избор:

UНА≥UРАБ=380 V

IHA≥ Imax

IНА≥16,19A



Прекъсвача е триполюсен, с ток на термичния изключвател 25А, със

защитна характеристика крива D.

3.2.5 Избор на пакетен ексцентриков прекъсвач (ПЕП):

Условие за избор:

нп нкI I

16,19нп нкI I A

Избирам пакетен прекъсвач [11,12] Vario VCF0 25 A

3.2.6 Избор на захранващи проводници:

3.2.6.1 Избор на захранващ машината кабел

Ламелната машина се захранва от разпределително табло в цеха.

Дължината на захранващия електрическото табло на машината кабел до

разпределителното табло на цеха е l = 3 м.Кабела е с открит монтаж.

Инсталираната мощност на машината е 10,44инстP kW

Работния ток е 16,19РI А

Избор по допустим ток на нагряване:

РДОП II

Избира се силов кабел тип СВТ 5х2,5мм2 от [9] – петжилен (3

тоководещи жила + нула+ PE ) със сечение 2,5 мм2 и допустим ток Iдоп = 25

А.

Съгласуване със защитата:

ДОПI ≥ IHA


25A=25A => условието е изпълнено

Проверка по допустим пад на напрежение:

. 10,44.30,98 3

12,8.2,5ДОП

Pизч lio oU Uo oCi Si

Следователно захранващият кабел е правилно избран.

3.2.6.2 Избор на захранващ кабел за двигател на хидроагрегат:

Данните на двигателя са: Pн= 1.10, kW ; cos =0.80

Работния ток е 2,093. .cos

нР

Л

PI А

U


РДОП II

Избира се силов кабел тип ШКПЛ 4х1,5мм2 [9] – четирижилен (3

тоководещи жила + нула) със сечение 1,5 мм2 и допустим ток Iдоп = 16 А.


ДОПI ≥ IHA

16A≥3,1A => условието е изпълнено


.. 1,1.1,50,08 3

. 12,8.1,5

изчДОП

P lio oU Uo oCi Si


3.2.6.3 Избор на захранващ кабел за двигател на струна 1:

Pн= 0.55, kW ;cos =0.77



нР

Л

PI А

U


РДОП II

Избира се силов кабел тип ШКПЛ 4х1мм2 [9] – четирижилен (3

тоководещи жила + нула) със сечение 1 мм2 и допустим ток Iдоп = 10 А.


ДОПI ≥ IHA



.. 0,55.3,50,15 3

. 12,8.1

изчДОП

P lio oU Uo oCi Si


3.2.6.4 Избор на захранващ кабел за двигател на струна 2:

Pн= 0.55, kW ; cos =0.77


нР

Л

PI А

U


РДОП II

Избира се силов кабел тип ШКПЛ 4х1мм2 [9] – четирижилен (3

тоководещи жила + нула) със сечение 1 мм2 и допустим ток Iдоп = 10 А.


ДОПI ≥ IHA




.. 0,55.5,50,24 3

. 12,8.1

изчДОП

P lio oU Uo oCi Si


3.2.6.4 Избор на захранващи проводници за реотани на

подгряваща плоча:

Реотаните са групирани в три групи, като всяка една от тях се захранва от

различна фаза и има активна нула.Заради високата температура в зоната

на нагревателната плоча проводниците трябва да бъдат

термоустойчиви.Дължината на трита проводника съответно е: l1=2m.;

l2=2,4m; l3=3,5m.

3.2.6.4.1 Избор на захранващ проводник 1:

Определяне на изчислителната мощност.

..1

нагр

nРизч Р

i Ризч.= 2400 w

Определяне на изчислителния ток.

..

.cosф

РизчIизч

U

2400. 10,9

220.1Iизч А


РДОП II

16 10,9А А

Избира се силов кабел тип ПСКГ 1х1,5мм2 [9] с допустим ток Iдоп = 16 А.


ДОПI ≥ IHA

16A≥11A => условието е изпълнено



.. 2,4.20,25 3

. 12,8.1,5

изчДОП

P lio oU Uo oCi Si

Следователно захранващият проводник е правилно избран.

3.2.6.4.2 Избор на захранващ проводник 2:


..1

нагр

nРизч Р

i Ризч.= 2400 w


..

.cosф

РизчIизч

U

2400. 10,9

220.1Iизч А


РДОП II

16 10,9А А



ДОПI ≥ IHA



.. 2,4.2,40,3 3

. 12,8.1,5

изчДОП

P lio oU Uo oCi Si


3.2.6.4.3 избор на захранващ проводник 3:


..1

нагр

nРизч Р

i Ризч.= 2400 w



..

.cosф

РизчIизч

U

2400. 10,9

220.1Iизч А


РДОП II

16 10,9А А



ДОПI ≥ IHA



.. 2,4.3,50,43 3

. 12,8.1,5

изчДОП

P lio oU Uo oCi Si



Четвърта глава

Избор на контролер и съставяне на алгоритъм за работа

4.1 Избор на програмируем логически контролер.

Основни критерии за целесъобразност при избора на контролер бяха:

• размерност на управляваната система - обем памет, брой

дискретни входове и изходи, както и на изходи с широчинно-

импулсна модулация, брой таймери, броячи, вътрешни битове, часовник

за реално време;

• скорост на обработка на информацията (продължителност на

цикъла и дължина на програмата, наличие на бърз логически (булев)

процесор и безконтактна електроника);

• простота на пускане и обслужване - наличие на модули за

диагностика и тестване, за донастройка по време на работа, лесно

програмиране и препрограмиране - адаптируемост (несложни езици,

удобни команди и видове адресации, наличие на програматор със

симулатор);

• цена на отделните модули, разпространеност, време за

обучение и внедряване.

На базата на получени оферти от фирмите дистрибутори и

производители на контролери се направи следната оценка:

4.1.1 SIMATIC S7-200 CPU 226

Контролерът е от клас "micro PLC" и може да се използува за

нашата задача. Този контролер се захранва с 24 V DC, има 20 цифрови

входа и 20 цифрови изхода. За цифровите входове логическата 0 е от 0V


до 5V DC, а логическата 1 е от 15V до 30V DC. Цифровите изходи са с

нива OV DC и 24V DC.Дължина на програмата до 24 килобайта (2048

думи), запомняне на операции до 10 килобайта.Подържане на памет без

захранване до 100 часа или 200 дни чрез допълнителен акумулаторен

модул.Мощни комуникационни опции (PPI, PROFIBUS DP, AS-

Интерфейс).Потребителски софтуер за програмиране STEP7-MICRO/WIN V4.0

SP4 на 6 езика (без български).

Недостатъци: Трудна диагностика без специална

техника.Контролера не притежава дисплей.Висока цена за базовия модел и

софтуера.

Предимства: Стабилна работа при екстремни условия.Бързодействие

на сканиране на вход/изходи. Голяма програмна памет.

4.1.2 KID Neuro

Контролерът "KID Neuro" е на българската фирма

Индустриален Софтуер включва по 8 дискретни входове и изходи в

един I/O модул, както и по 5 аналогови входа и 4 аналогови изхода на

модул. Отдалечени входове/изходи се свързват по комуникационна

магистрала LonWorks. Контролерът осъществява комуникация по

сериен RS-232 интерфейс, както и в индустриална мрежа LonWorks.

За повишаване на сигурността контролерът притежава вградена

автоматична диагностика на валидността на потребителската

програма. При отпадане на захранващото напрежение


потребителската програма (програмата за логическо управление на

процеса) се съхранява, както и до 256 вътрешни променливи за хода

на процеса до момента.

Недостатъци: Големи габаритни и присъединителни размери.Трудно

програмиране.Трудно диагностиране.

Предимства: Бързодействие.Сравнително добра цена.

4.1.3 SLC-5/03

Контролерът SLC-5/03 на Allen-Bradley включва 12K думи

програмна памет и до 960 локални и 4096 отдалечени входа/изхода,

сериен RS-232C/DH-485 интерфейс за комуникация, 0.44ms време за

изпълнение на бит-инструкция, 1ms/K - период на сканиране на

потребителската програма, 99 програмни инструкции, операции с

плаваща запетая, програмиране в реално време и редактиране по

време на работа, часовник за календарно време и календар, FLASH

памет за операционната система с възможност за обновяването й,

съхранение на програмата до 5 г., включване на до 30 бр. модули.

Недостатъци: Твърде висока цена.Не притежава вграден дисплей.

Предимства: Голяма програмна памет.Мощен процесор и

софтуер.Изключително бързодействие.Огромни възможности за

надграждане с модулни звена.

4.1.4 LOGO! 24RC

Контролера на Сименс притежава 8 входа и 4 релейни изхода

(транзисторни, с вградена защита от късо съединение); работен


температурен обхват от 0 до +55°C; 80 h работа на вътрешния часовник

при отпадане на захранването; 8 логически функции. Комуникация чрез

сериен RS-232 интерфейс. Програмирането му става чрез мулти

платформен софтуер LOGO! Soft Comfort. Програмите се пишат на

езиците Ladder diagram или FBD (Function Block Diagram) като има

възможност и конвентирането им от и на други езици.

Недостатъци: Малка памет - 200 думи.

Предимства: Ниска цена на базовия модул и софтуера.Притежава

дисплей и лесно меню за работа.Сравнително добър софтуер за

програмиране на програма.

На базата на проучените варианти за програмируем логически

контролер и взимайки предвид нуждите за конкретният проект се спирам

на LOGO! 24RC.

4.2 Съставяне на алгоритъм за работа на машината.

На базата на принципа на работа и цикъла на работа на ламелна

машина, изложени в Глава втора , точки 2.2 и 2.3 се съставя алгоритъм за

работа, под формата на блок схема (фиг. 4.1), която да служи за

съадаването на програма за работа на програриуем логически контролер.

Машината неможе да започне работа, без работните и органи да са

застанали в изходни позиции.За целта преди започване на производство се

прави проверка на позициите и същите се коригират(фиг. 4.1) като следват

следната последователност на задействане: 1/Избутвач ; 2/ Струнник1;

3/Притискаща плоча; 4/Струник 2 (Режещо устройство).


НЕ

ДА

НЕ

ДА

НЕ

ДА

фиг. 4.1

Начало

Проверка

за изходни

позиции

Движение избутвач

назад – задействан YA 4

Проверка за

задействан

SQ 4

Движение струник 1

напред – задействан YA 1



SQ 1

1

Работните органи на

машината са в изходно

положение с готовност за

работа.


НЕ

ДА

НЕ

ДА

Фиг. 4.1 Продължение.

1



SQ 5

Движение плоча на горе –

задействан YA 5

Движение струник2 на

горе – задействан YA 7



SQ 7




работа.


Подготовката за работа е завършена и машината е в изходно

положение.Цикълът (фиг. 4.2) се стартира ръчно от оператора на

машината, като може да се изключи аварийно, при задействане на защита

или ръчно от оператора.

НЕ

ДА

ДА

НЕ

ДА

Фиг. 4.2




работа и се стартира.

Движение плоча на долу –




SQ 6



SQ 2

2

Движение струник 1 назад

– задействан YA 2

Задействане на двигателя на

струник 1 – сработва КМ 3


ДА

НЕ

ДА

НЕ

Фиг.4.2 Продължение

ДА

Движение избутвач напред –


2

Провекра


брояч на метри



SQ 3

Движение струник 2

надолу – задействан YA 8

Движение струник 2 нагоре

– задействан YA 7



SQ 8



SQ 7

Движение избутвач назад –


3

НЕ

НЕ

ДА

Задействане на двигателя

на струник 2 – М 3 –

сработва КМ 4. Блокират

се останалите работни

органи.Изключва КМ 3.

Изключване на двигателя

на струник 2. Дава се

разрешение за работа на

останалите работни

органи.Задейства се КМ 3.


Фиг.4.2 Продължение

Двигателя на хидроагрегата работи през цялото време на работа на

машината.Двигателя на струник 1 работи само тогава, когато не е

сработило режещото устройство.

Всички крайни изключватели могат да се настройват, за да увеличат или

намалят хода на даден работен орган (хидравличен цилиндър).

При спиране на цикъла преди той да е завършил и в междинно положение

на някой работен орган, след подновяване на работа, цикъла продължава

от където е спрял при положение, че не е било отпаднало оперативното

напрежение.

На фигура 4.3 е дадена изградена въз основа на фиг 4.1 и 4.2

функционална блокова схема, чрез програмният продукт LOGO Soft

Comfort v6.1.Тя представя програмата, която програмируемият логически

контролер „чете‖ и чрез която управлява машината.

3



SQ 2



положение за повтаряне на

цикъла


Фиг. 4.3














Фигура 4.3 е създадена благодарение на софтуера предоставен от фирмата

производител - LOGO!Soft Comfort 6.1 . Има възможност за работа на два

езика-чрез ладер диаграми и чрез функционални блокови диаграми.

Избрано е да се работи с функционални блокови диаграми, тъй като те

онагледяват програмата и са по-лесни за възприемане от повечето

специалисти.

Програмата има възможност за тестване на изготвената програма в нея. На

фигура 4.4 е даден заснет екрана на програмата в един такъв момент:

Фиг. 4.4

Изготвящият програмата лесно може да провери нейното действие като

симулира работа на машината чрез задействане на входовете (I1 ÷

I16).Активните връзки в този момент се оцветяват в червено.

След като програмата е готова и е минала успешно симулация, тя

се качва на контролера посредством кабел за данни.


Глава пета

Анализи и Изводи

5.1 Анализ:

Осъщественото управление на ламелна машина с

програмируем логически контролер увеличи нейната

производителност с 10-15%, но по-важното е, че се даде възможност за

гъвкавост на управлението на цикъла на работа, като същевременно е

оставена възможност за надграждане на системата и завършване

изцяло на производствения процес чрез пакетиране на продукцията.

5.2 Изводи:

Управлението с програмируем логически контролер дава по-

добри резултати в сравнение с управлението чрез релекно

контакторна схема.

Постига се по-голяма надежност на системата, когато всички

елементи на схемата са оразмерени.

Пълната автоматизация на управлението на машината с

програмируем контролер спрямо утравлението чрез релейно-

контакторна схема отстранява получаването на грешни действия на

машината след спиране (аварийно от авариен стоп, или оперативно от

стоп-бутона), водещи до брак и загуба на време, чрез използване на

възможността на програмируемия контролер за запомняне

състоянието на работните органи на машината и зададените движения

и тяхното продължаване след последващо стартиране работата на

машината.


ИЗПОЛЗВАНИ ИЗТОЧНИЦИ

1.Рашков А.,Златенов И. „Проектиране на електрически уредби и

елекрообзавеждане на производствени механизми―,София,―Техника―,

1992 г.;

2.Стоянов С.,Цанев Ц.,―Електрообзавеждане на производствени агрегати―,

София,―Техника―,1990 г.;

3.Тодоров А. и колектив,‖Логическо управление на процеси‖,София,

‖Технически Университет – София‖,2001г.;

4. Bryan L.,Bryan E.,―Programmable controllers- theori and

implementation―,Atlanta GE USA,―Industrial text―,1997г.;;

5. Hackworth J.,Hackworth F.,―Programmable Logic Controllers: Programming

Methods and Applications―,USA,―Pacontrol―,2002 г.;

6.Стефанов И.,Стоянов С. и др., „Справочник на енергетика―

,София,―Техника―,1972;

7.Рачев Д.,―Справочник на радиолюбителя―,София,―Техника―,1984г.;

8.Владимиров П.,Рачев С.,―Ръководство за проектиране на

електрообзавеждане―,Габрово,УИ―Васил Априлов―,2008 г.

9. http://www.filkab.com/files/catalogs/file_65_bg.pdf

10.Шишков А.,‖Справочник транзистори и диоди‖,София,1981 г.;

11. Каталог „Schneider Electric‖ 2007 г.

12.Каталог „Schneider Electric‖ 2010 г.

13. http://www.lark.tu-sofia.bg


ПРИЛОЖЕНИЕ А

Documents

Diplomna Rabota Osnovna 4ast