Автономный контроллер привода подачи станка с чпу на основе асинхронного двигателя и широто-импульсного преобразователя с использованием однокристальной микроэвм (серия 1816) icon

Автономный контроллер привода подачи станка с чпу на основе асинхронного двигателя и широто-импульсного преобразователя с использованием однокристальной микроэвм (серия 1816)



Смотрите также:
Курсовая работа по дисциплине «Контроль и автоматизация» на тему: «Автоматизация привода подачи...
1. Общая характеристика омэвм к1816ВЕ751...
Лабораторная работа Изучение и исследование широтно-импульсного...
На устройство плавного пуска асинхронного двигателя с фазным ротором...
Моменты и силы, действующие в механической системе (МС) привода...
Лекция №1 Тема: Общие сведения о приводах. Назначение и типы приводов...
Проектирование привода общего назначения...
«Разработка управляющих программ для станков с чпу с использованием современных cad/cam –...
К дипломному проекту на тему...
К дипломному проекту на тему...
В. А. Баженов, фгбоу впо ижевская гсха...
Проектирование гидропривода механизма подачи бурового станка...



скачать


Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования


Тульский государственный университет


Кафедра «Автоматизированные станочные системы»


Контрольно- курсовая работа

по дисциплине:

«Технические средства автоматизации»


Тема работы:

Автономный контроллер привода подачи станка с ЧПУ на основе асинхронного двигателя и широто-импульсного преобразователя с использованием однокристальной микроЭВМ (серия 1816)


Задание №210.2


Выполнил студент гр. 630261 ____________________ Н.И. Долматов

Проверил д.т.н. профессор _________________________ А.Б. Орлов


Тула 2010

Содержание

1.1. Назначение блока (модуля) 3

1.2. Описание объекта управления 4

1.3. Структурная схема блока (модуля) 9

1.5. Функционирование блока (модуля) 11

1.6. Библиографический список 13
^

1.1. Назначение блока (модуля)



Данный модуль предназначен для связи контроллера привода подачи станка с ЧПУ на основе широтно-импульсного преобразователя и асинхронного двигателя (регулирование частоты вращения) с ПК. Данный контроллер построен с использованием однокристальной микроЭВМ. Связь с PCNC осуществлена с помощью COM-порта (последовательный интерфейс), т.е. управление системой «ШИП-двигатель» будет осуществляться пользователем ПК.



Распиновка COM-порта

^

1.2. Описание объекта управления


Объектом управления в данной работе является система электропривода с широтно-импульсным преобразованием.

Преобразователи тиристорные частотно-регулируемого электропривода (ТПЧ) предназначены для решения различных задач автоматизации производства и экономии электроэнергии на базе применения асинхронного двигателя с коротко замкнутым ротором общепромышленного исполнения и преобразования частоты с использованием современных элементов управления - силовых быстродействующих тиристоров (биполярных транзисторов) и многофункциональных процессоров.

Преобразователи частоты серии ТПЧ-320 (ТПЧ-800) обеспечивают:

  • оперативное включение/отключение, аварийное отключение, автоматическое повторное включение приводного электродвигателя (АД) и преобразователя частоты (ПЧ);

  • плавный частотный разгон с заданным темпом;

  • автоматическое регулирование значения технологического параметра (параметров) приводимой производственной машины или механизма;

  • регулирование в заданном диапазоне либо поддержание заданного значения частоты вращения АД;

  • изменение направления вращения (реверсирование) и торможение АД;

  • оптимизацию параметров, режимов и использования АД в соответствии со свойствами и характеристиками механизма;

  • эффективную защиту ПЧ, АД и механизмов в аварийных и нештатных режимах;

  • сигнализацию, отображение и дистанционную передачу информации о параметрах и режимах работы;

  • дистанционный прием и обработку сигналов управления, задания параметров и режимов, в т.ч. по каналу последовательной связи от управляющих машин и систем высшего уровня;

  • автоматизацию и взаимное управление группами механизмов многоагрегатных установок и комплексов;

регистрацию отказов, нештатных и аварийных режимов.


^ ТЕХНИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ




ТПЧ-320-0,5

ТПЧ-800-0,5

Номинальная мощность на выходе, кВт ........

320

800

Полная мощность на вы­ходе, кВ·А, не более .....

640

120.5

50

Номинальная частота на выходе, кГц .........

0.5

0.5

Напряжение на выходе (действующее значение), В:

  • номинальное значение

  • допускаемый диапазон изменения ....


800

200 – 800


1000

200 – 1000

Допускаемые отклонения выходного напряжения (при работе с обратной связью по выходному на­пряжению), % номиналь­ного:

  • при постоянных пара­метрах питающей се­ти и нагрузки ........................

  • при допускаемых из­менениях величины питающего напряже­ния на входе . ............

  • при допускаемых при изменениях актив­ной составляющей вы­ходного тока (сброс — наброс нагрузки) на 50% от установлен­ного значения в рам­ках любых допускае­мых значений пара­метров нагрузки и вы­ходного напряжения ..................



± 0.5


± 1

± 2



± 0.5


± 1

± 2

Номинальное напряжение на входе, В .........

380

500*

Допускаемый ток на входе, А, не более ........

630

1000

Допускаемая полная мощность на входе, кВ· А, не более .

450

1000

Охлаждение водяное принудительное, при этом:

  • номинальный расход воды, м³/ч .........

перепад давления между входом и выходом при номинальном расходе, МПа не более ..........


2,0


0,3


2,0


0,4

Базовая мощность на выходе, кВт, при частотах на выходе, кГц:

  • 0,4 – 0,5 и 0,8 – 1,0 ...............

  • 1,96 – 2,4 ....................

  • 3,2 – 4,0 .....................



320

250

160



800

630


Номинальный ток на выходе (основная гармоника), ** А

630

1000

Допускаемый диапазон изменения основной гармоники тока на выходе (в режиме стабилизации напряжения), %, номинального, при частотах на выходе, кГц:

  • 0,4 – 0,5 и 0,8 – 1,0 ...............

  • 1,96 – 2,4 ....................

  • 3,2 – 4,0 .....................


10 – 100

10 – 80

10 – 50


10 – 100

10 – 80


Коэффициент полезного действия, при номинальном напряжении и базовой мощности, %, не менее, при частотах на выходе, кГц:

  • 0,5 .......................

  • 1,0 .......................

  • 2,4 .......................

  • 4,0 .......................


94

94

93

91


94

95

93

^ ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Преобразователи ТПЧ изготавливаются двух типов исполнений: ТПЧ-320-0,5 и ТПЧ-800-0,5. Исполнения ТПЧ имеют единые конструктивные решения и отличаются только по вспомогательным узлам. В зависимости от времени выключения используемых в инверторе тиристоров, исполнения ТПЧ имеют разные диапазоны допускаемых частот на выходе согласно табл. 2.

ТПЧ изготовлены с местным управлением и имеют вводы для подключения дистанционного управления (выносной пульт) (рис. 1, 2).

ТПЧ имеет аналоговые вводы 10В, 5 мА для подключения внешнего задания и (или) внешнего сигнала обратной связи (для регулирования какого-либо параметра технологического процесса – мощности, температуры и т.д.), преобразованного в напряжение.

Предусмотрено однократное автоматическое повторное включение (АПВ).

ТПЧ допускают работу в повторно-кратковременном режиме при частоте включений не более 10 в минуту, длительности отключенного состояния не менее 1 с и длительности цикла вкл./откл. не менее 6 с.

ТПЧ допускает изменения параметров нагрузки (сброс – наброс нагрузки) монотонно, не менее чем за 0,5 с из любого допустимого состояния в любое допустимое состояние, соответствующее изменению выходного тока на 50% от ранее установленного значения.

Также допускается скачкообразное изменение установки задания выходного напряжения в допустимых пределах.

Работоспособность ТПЧ гарантируется при выходной мощности не менее 2% от номинальной.

Схема (рис. 2) показывает один из возможных вариантов исполнения дистанционного пульта управления. По усмотрению заказчика ДПУ может быть выполнен по другой схеме, например такой, которая реализует меньшее количество сигналов управления и контроля, с применением другой элементной базы, но с учетом согласования параметров соответствующих цепей ТПЧ и ДПУ





Рис. 1. Схема электрическая общая тиристорных преобразователей частоты ТПЧ-320 и ТПЧ-800.

Жгуты 1, 2,3 не поставляются, выполняются заказчиком по данной электрической схеме.

При наличии дистанционного пульта управления (ДПУ) провода с потенциалами 17 и 18 следует проложить по кратчайшему из следующих путей: нагрузка – ДПУ и нагрузка – ТПЧ; нагрузка – ТПЧ – ДПУ; нагрузка – ДПУ – ТПЧ.

Элементы цепи обратной связи, входящие в состав комплекта монтажных частей: Т1 – трансформатор ВОС; F1, F2 – предохранитель ПР-2.



Рис. 2. Схема электрическая принципиальная дистанционного пульта управления УО-02.

Сечение всех проводов 0,5 мм². Провода для цепей, связанных с питанием собственных нужд и цепей аварийного отключения, следует выбирать на рабочее напряжение 380В, для остальных цепей – на рабочее напряжение 100В.

Для элементов, не имеющих маркировки выводов, маркировка контактов показана условно.

Подсоединение цепей к разъему Х1 со стороны ТПЧ соответствует схеме общей, показанной на рис. 1.

Е1 – светосигнальная арматура АСЛ21У2;

Н1…Н3 – лампа КМ24-35;

К1 – реле РЭС 22 РФ4.523.023-05 (РФ4.500.129);

Х1 – разъем РП(Ш)14А-30Ш3;

SF1 – выключатель АЕ2026-20Н-00У3, 660В, 0,6А, 12

Питание ТПЧ должно осуществляться трехфазным переменным напряжением с номинальной частотой 50 ГЦ. ТПЧ-320-0,5 следует подключать к электрической сети общего назначения с номинальным напряжением 380В или непосредственно к источнику питания с номинальным напряжением 400В.
^

1.3. Структурная схема блока (модуля)


1.4. Описание структурной схемы и элементной базы блока (модуля)


Элементная база проектируемого устройства состоит из нескольких частей:

1) Блок оптронных развязок состоящий из светодиодов, фототранзисторов, сопротивлений R1-R6. Этот блок воспринимает информацию с шинного формирователя К580ВА86 и служит для электрического отделения ОУ и СУ.

2) Триггер “Шмитта”. Этот блок осуществляет коррекцию формы импульсного, ступенчатого сигнала.

3) Блок усиления сигнала основанный на базе микросхемы шинного формирователя К580ВА86. Этот блок служит для усиления сигнала поступающего с CPU и передачи их на оптронные развязки.

4) Системный генератор импульсов КР580ГФ24

5) Программный таймер К580ВИ53

6) Программируемый связный адаптер КР580ВВ51

7) Регистр

8) Дешифратор

9) Шинный формирователь К580ВА86

^

1.5. Функционирование блока (модуля)



В данной работе рассмотрено подключение последовательного интерфейса КР580ВВ51 для связи через COM-порт. При этом тактовые импульсы формируются с помощью дополнительной микросхемы системного генератора КР580ГФ24 импульсы, которого поступают на вход CLK, синхроимпульсы формируются с помощью программного таймера К580ВИ53, подключаемого как дополнительного устройства. В однокристальной микроЭВМ КР1816ВЕ49 встроен кварцевый резонатор BQ1 функция, которого заключается в задаче тактовой частоты для синхронизации работы системы, на элементах R4,R5,VD1,C3 организован сброс. Также имеется оптронная развязка, которая нужна для гальванической развязки контроллера электропривода.

Последовательный интерфейс используется для связи с удаленными источниками информации, куда нерационально проводить магистрали для параллельной передачи. Информация передается по однопроводной линии в виде последовательности импульсов. Интерфейс выполнен на основе программируемого связного адаптера КР580ВВ51, который поз­воляет осуществлять преобразование параллельного кода в последова­тельный при передаче и наоборот - при приеме. Прием-передача ин­формации может вестись как в асинхронном, так и в синхронном режи­ме, и при этом может осуществляться контроль четности или нечет­ности. Вход CS служит для выбора модуля, а на входы WR и RD поступают стробы записи и чтения от процессора. Вход A0, подключается обычно к младшему разряду шины адре­сов и используется для адресации либо данных (при А0=0), либо уп­равляющих слов или (при чтении) регистра состояния (при А0=1). На вход CLK поступают тактовые импульсы с выхода С2Т системного гене­ратора КР580ГФ24, а аппаратный сброс адаптера осуществляется подачей сигнала на вход RES.

Вход RxD называют приемником последовательного канала, сюда поступает информация в последовательном коде от другого адаптера, работающего на передачу. На входы TxC и RxC поступают соответс­твенно импульсы синхронизации передачи и приема, а на входы DSR и CTS - сигналы готовности передачи и приема от внешнего передатчика или приемника, которым чаще всего служит такой же адаптер.

Выход ТxD служит передатчиком последовательного канала, с него снимается информация в последовательном коде. Прежде чем поступить в последовательный канал при передаче или после приема информаци­онного слова из последовательного канала, слово в параллельном ко­де записывается в буфер данных адаптера. О состоянии этого регист­ра информирует уровень сигналов на выходах TxRDY - готовность пе­редачи, и RxRDY - готовность приема. Когда записанное ранее слово передается в последовательный канал и буфер данных готов к записи следующего слова, на выходе TxRDY устанавливается 1. Аналогично, при приеме, когда слово полностью принято через последовательный канал, преобразовано в параллельный код и записано в буфер данных, 1 устанавливается на выходе RxRDY. Высокий уровень на выходе TxE сигнализирует об окончании передачи, а вход/выход SYNDET использу­ется для обнаружения захвата синхронизации или для внешней синхро­низации адаптера в зависимости от режима работы. На выходах DTR и RTS формируются запросы готовности внешних передатчика и приемни­ка.

Интервальный таймер К580ВИ53 предназначен для выработки вре­менных интервалов между импульсами, длительность и форма которых задаются программно, а также для формирования прямоугольных им­пульсов в режиме делителя частоты. Вход CS служит для выбора модуля, а на входы WR и RD поступают стробы записи и чтения от процессора. Входы A0 и A1 служат для адресации счетчи­ков и регистра управляющего слова.

1.6. Библиографический список





  1. Аппаратные средства IBM PC. Энциклопедия – СПб: «Издательство “Питер”», 1999.-816с.: ил.

  2. Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных микросхем: Справочник. В 2-х т./ под ред. В. А. Шахнова - М.: Радио и связь, 1988.

  3. Лабораторные работы по курсу: «Технические средства автоматизации»






Скачать 112,18 Kb.
оставить комментарий
Н.И. Долматов
Дата28.09.2011
Размер112,18 Kb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх