Дипломная (вкр): Автоматизация электроприводов второго подъема водозабора станции Хабаровск-1

-       питание станции управления осуществляется от трехфазной электрической сети переменного тока с глухо заземлённой нейтралью номинальным напряжением 380В частотой (50±1) Гц. Допустимый диапазон напряжения электрической сети - от 320 до 420 В;

-       номинальное напряжение вспомогательных цепей 220В переменного тока и +24В постоянного тока, суммарный ток цепей управления не более 2 А;

-       номинальное напряжение изоляции 600 В;

-       количество подключаемых электродвигателей - 3;

-       номинальный ток главной цепи 135 А;

-       номинальный ток каждого из подключенных к станции управления электродвигателей не должен превышать значения 135 А. При этом следует исходить из того, что 120 % превышение допустимо в течение 5 минут, а 150% превышение - в течение 1 минуты. По истечении указанных интервалов подключенный электродвигатель будет обесточен;

-       станция управления обеспечивает выполнение функций защиты от короткого замыкания главной цепи при номинальном токе короткого замыкания, с помощью автоматического выключателя;

-       установка по току срабатывания автоматического выключателя, представлена в таблице 1.3;

Таблица 1.3

Характеристики автоматического выключателя

-      
время отключения автоматического выключателя представлено в столбце 4 таблицы 1.3;

-       станция управления обеспечивает поддержание величины некоторого технологического параметра, заданного уставкой и измеряемого при помощи датчика с унифицированным выходным сигналом (4-20 мА). Поддержание параметра производится путём регулирования частоты вращения электродвигателя, подключенного к блоку вывода станции управления. Расчёт требуемой частоты вращения электродвигателя производится пропорционально-интегральным (ПИ) методом;

-       станция управления обеспечивает режимы автоматического пуска с частотным регулированием, автоматического прямого пуска (от сети) и ручного прямого пуска от сети;

-       станция управления обеспечивает включение резервного электродвигателя при аварии основного (автоматический ввод резерва) с сигнализацией о выходе из строя электродвигателя;

-       станция управления обеспечивает защиту от аварийных режимов, вызванных превышением рабочего тока в управляемых электродвигателях.

В автоматическом режиме работы станция управления обеспечивает автоматическое повторное включение:

после восстановления напряжения питания;

-после остановки, вызванной превышением поддерживаемого технологического параметра над уставкой.

На индикатор панели преобразователя частоты возможен вывод следующей информации:

текущего значения поддерживаемого параметра;

уставки технологического параметра;

тока частотно-регулируемого электродвигателя.

Конструкция станции управления обеспечивает подключение внешней сигнализации, режимов работы станции управления:

-       средняя наработка на отказ 20000ч;

-       средний срок службы станции управления 8 лет;

-       средний срок сохраняемости (до ввода в эксплуатацию) в заводской упаковке в отапливаемых помещениях - не менее 3 лет.

Масса и габаритные размеры станции управления приведены в таблице 1.4.

Таблица 1.4

Габаритные размеры станции

На лицевой стороне станции управления расположена панель оператора, внешний вид станции управления с лицевой стороны показан на рисунке 1.7.

Рис 1.7 Внешний вид станции управления ИРЗ-670

- панель управления преобразователя частоты; 2 - светосигнальный индикатор «СЕТЬ» желтого цвета; 3 - светосигнальный индикатор «АВАРИЯ» красного цвета; 4 - светосигнальные индикаторы «ОТ СЕТИ» зеленого цвета; 5 - светосигнальные индикаторы «ЧАСТОТНОЕ РЕГУЛИРОВАНИЕ» зеленого цвета; 6 - переключатели «РУЧНОЙ», «ЗАПРЕТ», «АВТОМАТ; 7 - кнопки двойные «ПУСК», «СТОП»; 8 -выключатель звукового сигнала ; 9 - кнопка «АВАРИЙНЫЙ СТОП»; 10 - решетка вентиляции (с правой стороны станции управления); 11 - знак электробезопасности; 12 - наклейка с логотипом предприятия.

Конструктивно станция управления изготовлена в навесном щите закрытого исполнения одностороннего обслуживания, устанавливаемого на металлической опорной раме. Дверь щита снабжена замком, закрывающим дверь на ключ.

Конструкция щита предусматривает принудительное воздушное охлаждение с фильтрацией нагнетаемого воздуха. В щите размещены преобразователь частоты, силовая аппаратура, аппаратура управления, индикации и защиты электродвигателей.

Описание режимов работы станции управления.

Станция управления предназначена для работы в ручном и автоматическом режимах. Выбор режима работы станции управления производится при помощи переключателей SA2, SA3, ,SA4 имеющих 3 положения: «РУЧНОЙ», «ЗАПРЕТ» и «АВТОМАТ».

Ручной режим работы станции управления предназначен для пробного пуска электродвигателя, а также может использоваться как резервный режим при отказе преобразователя частоты. Регулирование частоты вращения электродвигателя в этом режиме невозможно.

Перевод электродвигателя в ручной режим управления производится установкой переключателя «РЕЖИМ РАБОТЫ» из группы «НАСОС1», «НАСОС2», «НАСОС3» в положение «РУЧНОЙ». Нажатием кнопок «ПУСК» и «СТОП» производится прямой пуск и отключение соответствующего электродвигателя, при этом включается соответствующий индикатор «ОТ СЕТИ».

При переводе переключателя «РЕЖИМ РАБОТЫ» из группы «НАСОС1», «НАСОС2», «НАСОС3» в положение «ЗАПРЕТ» также происходит отключение электродвигателя, вне зависимости от состояния кнопок «ПУСК» и «СТОП».

Автоматический режим работы станции управления.

При переводе хотя бы одного из переключателей «РЕЖИМ РАБОТЫ» в положение «АВТОМАТ», станция управления переходит в автоматический режим работы. В автоматическом регулировании задействуются только те электродвигатели, соответствующие переключатели которых переведены в положение «АВТОМАТ».

При работе в автоматическом режиме электродвигатели подразделяются на «основной» и «дополнительный». Основной электродвигатель используется для частотного регулирования с целью поддержания заданного технологического параметра, дополнительный электродвигатель включается прямым пуском при невозможности поддержания заданной величины технологического параметра при помощи основного электродвигателя. В зависимости от очерёдности включения, каждый из трех подключенных к станции управления электродвигателей может выполнять функции основного и дополнительного. Смена функций электродвигателей до их отключения невозможна.

Преобразователь частоты предназначен для частотного управления подключенным к его выходу электродвигателем; в контроллере преобразователя частоты также реализован алгоритм работы всей станции управления.

1.4.2 Преобразователь частоты ПЧ-С300

Применяется для плавного пуска, регулирования скорости вращения вала, контроля и защиты асинхронных трехфазных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Достоинства:

-       управление тремя электронасосными агрегатами общей магистрали;

-       без датчиковая система защиты от перегрева электродвигателя;

-       встроенная защита от включения при заниженной температуре окружающего воздуха;

-       низкотемпературный светодиодный индикатор.

Преобразователь частоты выполнен на основе трехфазного инвертора с ШИМ-модуляцией, преобразующего сетевое напряжение в напряжение с регулируемой амплитудой и частотой. Микропроцессорная система управления гальванически развязана от силовых цепей, обеспечивает регулируемый пуск и торможение, обеспечивает защиту двигателя и преобразователя при возникновении аварийных ситуаций.

Преобразователи частоты ПЧ-С300 изготавливаются под трехфазное напряжение 380 В. Рабочая температура окружающей среды: от минус 10°С до +40°С.

Преимущества использования преобразователей частоты:

-       увеличение срока службы подключаемого оборудования;

-       исключение пусковых перегрузок сети;

-       сокращение расхода электроэнергии на 20-60 % и более;

-       автоматизация объектов и снижение удельных затрат;

-       высокая помехоустойчивость и электробезопасность.

Функции преобразователя частоты:

-       формирование напряжения 0-380В частотой 0,5-200 Гц с несущей частотой до 5 кГц;

-       многофункциональное измерение;

-       пи-регулирование;

-       ускоренное торможение;

-       управление одновременно тремя электродвигателями, работающими на одну нагрузку;

-       защита по току, напряжению и температуре;

-       регистрация аварий;

-       термическая защита электродвигателя;

-       автоматический перезапуск;

-       прием управляющих сигналов;

-       по 6 цифровым программируемым входам;

-       по 2 аналоговым входам;

-       вывод контролируемых сигналов;

-       на цифровой программируемый выход;

-       на релейные программируемые выходы;

-       на аналоговые (до 2-х) выходы;

-       управление и контроль через интерфейс RS232/RS485 (протокол Modbus-RTU) с возможностью работы в сети, а также интегрирования в SCADA-систему.

Параметры преобразователя указаны в таблице 1.5

Таблица 1.5

Параметры преобразователя частоты ПЧ-С300

1.4.3 Программируемый логический контроллер ОВЕН 304-308

Рекомендуется к использованию:

-       для построения автоматизированных систем контроля и учета энергоресурсов;

-       для создания устройств сбора и передачи данных;

-       для объединения устройств с различными протоколами и интерфейсами связи в единую сеть;

-       для построения распределенных систем управления и диспетчеризации с использованием как проводных, так и беспроводных технологий.

Отличительные особенности линейки:

-       встроенная ОС;

-       2 порта Ethernet для применения в системах с обязательным резервированием каналов связи;

-       3 встроенных последовательных интерфейса RS232;

-       5 RS-232/RS-485, для подключения различного оборудования;

-       наличие 2-х USB портов для подключения внешних накопителей информации;

-       наличие встроенного карт-ридера для подключения SD-карт, объемом до 2-х Гб;

-       наличие встроенных часов реального времени;

-       в контроллере заложены мощные вычислительные ресурсы на основе встроенной ОС;

-       высокопроизводительный процессор RISC архитектуры ARM9, с частотой 180МГц компании Atmel;

-       большой объем оперативной памяти - 32МБ;

-       большой объем энергонезависимой памяти - Flash, 16МБ;

-       интерфейсы связи;

-       2 x Ethernet 10/100 Мbps;

-       3 x RS232;

5 x RS232/RS485.Приборы, расположенные на лицевой и боковой панели контроллера показаны на рисунке 1.10.

Рис 1.10 Лицевая и боковая панель контроллера ОВЕН 304-308

На лицевой поверхности прибора находятся:

-       светодиод «Питание»;

-       светодиод «Работа» - после включения ПЛК загружает файловую систему на RAMDISK; после прохождения загрузки системы светодиод загорается; после получения команды «halt» - выключается;

-       светодиоды «LAN1, LAN2» - при соединении Ethernet-порта с сетью - загораются. При прохождении сигнала - мерцают;

-       светодиоды «Р1, Р2, Р3, Р4, Р5, Р6, Р7, Р8» - 8 двуцветных светодиодов индицируют прохождение сигналов через последовательные порты. При получении данных (RXD находится в состоянии высокого уровня) - включен зеленый цвет; при передаче данных (ТXD находится в состоянии высокого уровня) - включен желтый цвет.

1.4.4 Датчики уровня воды ОВЕН

Для контроля уровня воды на водонапорной башне будем использовать датчики уровня воды поплавкового типа “ПДУ” фирмы “ОВЕН”

Поплавковые датчики уровня - одни из самых недорогих и, вместе с тем, надежных устройств для измерения уровня жидкостей. Поплавковые датчики уровня ОВЕН ПДУ могут использоваться для контроля уровня самых разных продуктов, например сточных вод, химически агрессивных жидкостей или пищевых продуктов. Поплавковые датчики уровня устойчивы к пене и пузырькам в жидкости и могут работать с вязкими жидкостями.

Датчики уровня ОВЕН ПДУ применяются для измерения как текущего, так и предельного (максимального или минимального) уровня жидкости.

Пример области применения поплавковых датчиков - контроль уровня жидкости в транспортных средствах. Прежде всего, это задачи по контролю объема топлива в тяжелой технике: грузовиках, экскаваторах, тепловозах. Здесь датчики уровня работают в условиях сильной вибрации и волнения на поверхности жидкости.

Для устранения влияния этих факторов поплавковый датчик помещают в специальную демпферную трубу, диаметром чуть больше, чем диаметр поплавка.

Конструкция датчиков ОВЕН ПДУ очень проста. Датчик имеет поплавок, передвигающийся по вертикальному штоку. Внутри поплавка находится постоянный магнит, а в штоке, представляющем собой полую трубку, находится геркон. Герконовый контакт срабатывает при приближении магнита.

Датчики ОВЕН ПДУ могут работать при температурах до 105 °С в химически агрессивных средах. Материал - нержавеющая сталь, таблица 1.6.

Таблица 1.6

Технические параметры датчиков уровня ОВЕН