| |||||
МЕНЮ
| Разработка системы управления асинхронным двигателем с детальной разработкой программ при различных законах управленияРазработка системы управления асинхронным двигателем с детальной разработкой программ при различных законах управлениясмотреть на рефераты похожие на "Разработка системы управления асинхронным двигателем с детальной разработкой программ при различных законах управления" МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ УКРАЇНИ Державна Гiрнича Академiя України Кафедра Автоматизацiї виробничiх процесiв ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА ДО ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТУ На тему: "Розробка системи керування асiнхронним двигуном с детальним розробленням программ при рiзних законах управлiння" Студент групи АТс-92 Казначеєв В’ячеслав Сергiйович
Мiрошник Г.А. ________________ Шереметьєва I.В. ________________ Завiдуючий кафедрою проф. Ткачев В.В. ________________ Днiпропетровськ 1997 РЕФЕРАТ Дипломный проект стр. , рис. , табл. Проектирование системы, система управления, асинхронный двигатель, закон управления, цифровой сигнал, реализация, интегральная микросхема, переходный процесс, расчет. Описан объект автоматического управления - асинхронный двигатель. Выполнено проектирование системы - разработана принципиальная схема и печатная плата системы управления асинхронным двигателем при помощи интерфейса RS-232C. Рассчитана максимально возможная скорость передачи данных в канале связи. Разработан протокол обмена и программа верхнего уровня, моделирующая работу двигателя при различных законах управления. Предприняты меры по обеспечению безопасности при работе с объектом упраления. Определена плановая стоимость разработки и плановая прибыль. СОДЕРЖАНИЕ Введение 1.1. Общие сведения об асинхронных двигателях 1.2. Техническое описание системы 1.3. Анализ существующих средств автоматизации 1.4. Обоснование структуры системы автоматического управления 2.1. Наименование и область применения 2.2. Основание для проведения разработки 2.3. Цель и назначение разработки 2.4. Требования к системе 2.4.1. Требования к комплексу решаемых задач 2.4.2. Нижний уровень 2.4.3. Верхний уровень 2.4.4. Требования к надежности 2.4.5. Требования к безопасности 2.4.6. Требования к эргономике и технической эстетике 2.4.7. Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению компонентов системы 2.4.8. Требования к защите информации от несанкционированного доступа 2.4.9. Требования по сохранности информации при авариях 2.4.10. Требования к защите от влияния внешних воздействий 2.5. Требования к видам обеспечения 2.5.1. Требования к математическому обеспечению 2.5.2. Требования к информационному обеспечению 2.5.3. Требования к лингвистическому обеспечению 2.5.4. Требования к программному обеспечению 2.5.5. Требования к техническому обеспечению 3.1. Выбор технических средств 3.2. Разработка структурной схемы 3.3. Разработка функциональной схемы 3.3.1. Блок центрального процессора 3.3.2. Блок ввода и преобразования аналоговых сигналов 3.3.3. Блок ввода-вывода дискретных сигналов 3.3.4. Математическое описание асинхронного двигателя 3.4. Проектирование робота 3.4.1. Постановка задачи 3.4.2. Исходные данные 3.4.3. Основные понятия и определения 3.4.4. Метод матриц в кинематике манипуляторов 3.4.5. Выбор систем координат 3.4.6. Расширенная матрица перехода для кинематической пары 3.4.7. Решение прямой задачи кинематики 3.4.8. Решение обратной задачи кинематики 3.4.9. Проверка решения 3.5. Технические средства автоматизации систем управления гибких автоматизированных производств 3.5.1. Выбор системы координат станка, детали и инструмента 3.5.2. Выбор типовых переходов операций сверления 3.5.3. Кодирование управляющей программы процесса сверления 3.6. Связь контроллера с ЭВМ верхнего уровня 3.6.1. Схема гальванической развязки приемопередатчика микроконтроллера 3.6.2. Интерфейс последовательного канала связи ЭВМ с контроллером 3.6.3. Организация обмена по последовательному каналу 3.6.4. Расчет формы сигнала в линии связи и скорости обмена 3.7. Теория автоматического управления 4.1. Общие технические требования к печатной плате 4.2. Основные принципы конструирования печатных плат 4.3. Технология изготовления платы 5.1. Расчет плановой себестоимости 5.2. Определение договорной цены НИР и плановой прибыли 6.1. Анализ условий труда, опасных и вредных производственных факторов 6.2. Выбор и обоснование мероприятий для создания безопасных условий труда 6.3. Инструкция по охране труда при монтаже и эксплуатации системы 6.4. Расчет искусственного освещения 6.5. Противопожарная защита ВВЕДЕНИЕ Автоматизация производства на основе микроэлектронной техники для развития и совершенствования существующих и создающихся технологических производств, является одним из важных направлений производства. Особенностью современного этапа развития автоматизации производства является появление и массовое применение качественно новых технических средств, изготовление сетей на базе микроэлектроники. Внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) приобретает особое значение в связи с ростом требований к скорости вычисления, переработки и выдачи информации. Поэтому разработка и исследование структур и режимов функционирования АСУ ТП на основе микроЭВМ является актуальной задачей. Использование микроЭВМ позволяет на порядок снизить затраты, обеспечивает повышение эффективности и расширение функциональных возможностей. Одно из основных положений автоматизации процессов организационного управления заключается в создании безбумажной технологии обработки информации. Программное обеспечение систем с персональными микроЭВМ выгодно отличается своей простотой, проблемной направленностью. Основной, определяющей целью управления оборудованием,
технологическими и производственными процессами с помощью АСУ ТП является
повышение производительности труда, улучшение качества продукции и
использования материально-сырьевых и топливно-энергетических ресурсов. Одним из существенных препятствий на пути индустриализации создания Уровень автоматизации производственных процессов, производительность труда и качество выпускаемой продукции определяется силовой электровооруженностью труда, основу которой составляют регулируемые электрические машины. Целью настоящего дипломного проекта является разработка автоматической системы регулирования электропривода с мощным высоковольтным короткозамкнутым асинхронным двигателем c детальной разработкой программ для управляющей ЭВМ верхнего уровня. 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 1.1 Общие сведения В силу своих конструктивных особенностей асинхронная машина лишена ряда недостатков, присущих машинам постоянного тока. В частности, отсутствие коллектора и щеток в асинхронном короткозамкнутом двигателе (АД) обуславливает большую предельную единичную мощность, лучшие весо-габаритные показатели, более высокую перегрузочную способность и допустимую скорость изменения момента, более высокие скорости вращения, чем машины постоянного тока. Известно, что преимущества АД наиболее полно реализуются при частотном управлении, что обуславливает постоянное вытеснение регулируемого электропривода постоянного тока частотно-регулируемым асинхронным электроприводом во всех отраслях промышленности. В настоящее время около половины вырабатываемой электроэнергии потребляется нерегулируемыми двигателями переменного тока, среди которых значительную часть составляют мощные высоковольтные АД. Регулирование скорости мощных высоковольтных АД, исключение режимов прямых пусков - эффективные факторы повышения производительности рабочих механизмов, снижения эксплуатационных расходов, экономии электроэнергии. Рабочими механизмами мощных высоковольтных электроприводов являются: подъемники горной и металлургической промышленности, вентиляторы, насосы, газодувки, компрессоры горной, металлургической, химической промышленности, атомной энергетики. С разработкой и освоением серийного производства мощных силовых полупроводниковых приборов появилась возможность широкого применения мощных высоковольтных преобразователей частоты (ПЧ) для питания обмоток высоковольтных АД. Таким образом, появилась возможность создания регулируемых по скорости мощных высоковольтных асинхронных электроприводов. Известно, что механические и динамические характеристики, энергетические показатели АД в частотно-регулируемом электроприводе определяются: принятым законом частотного управления, способом частотного управления, алгоритмической и аппаратной реализацией автоматической системы регулирования (АСР) электропривода. Несмотря на большое количество разработанных и исследованных структур Кроме перечисленных особенностей необходимо отметить, что значительная часть высоковольтных АД рассчитана на высокие скорости вращения (6000 об/мин и выше), что исключает возможность применения вращающихся на валу АД датчиков. Таким образом, на основании анализа приведенных законов, способов,
технических устройств частотного управления асинхронными электроприводами,
можно сделать следующие выводы. 1.2 Техническое описание системы В основе математического описания АД при переменной частоте питающей сети лежит общая теория электрических машин. Основой для математического описания АД служат уравнения,
составленные в фазовых координатах. Особенностью АД является совокупность
магнитосвязанных цепей с коэффициентами само- и взаимоиндукции,
периодически изменяющимися в функции угла поворота ротора относительно
статора. В зависимости от степени насыщения магнитной системы машины, эти
коэффиценты могут зависеть еще и от токов во всех обмотках. Уравнения могут
быть составлены либо в трехфазной системе координат, либо в двухфазной для
обобщенной машины. При записи уравнений в фазовых координатах получают
систему дифференциальных уравнений высокого порядка ( в трехфазной системе
координат число уравнений равно 14) с переменными коэффициентами. После указанных преобразований получают систему дифференциальных уравнений шестого порядка с постоянными коэффициентами, что значительно упрощает описание АД и делает возможным использование этой системы для ииследования электромеханических процессов, протекающих в АД. Дальнейшее преобразование полученной системы уравнений сводится к переводу векторов, входящих в уравнение, в различные системы координат (в зависимости от цели решаемой задачи). При математическом описании АД принят ряд допущений, соответствующих
идеализированному представлению АД: Технические характеристики рассматриваемого АД приведены в таблице 1 Таблица 1 Система уравнений для идеализированного трехфазного короткозамкнутого где [pic] - обобщенные векторы, соответственно, напряжения, тока, потокосцепления статора; [pic] - обобщенные векторы, соответственно, тока и потокосцепления ротора; [pic] - активные сопротивления, соответственно, статора и ротора; Lm - взаимная индуктивность статора и ротора; [pic] - индуктивность рассеяния, соответственно, статора и ротора; [pic] - соответственно, электромагнитный момент и момент сопротивления на валу АД; H - момент инерции ротора АД; ( - угловая скорость вращения ротора АД; p - символ дифференцирования по времени. Установившемуся режиму работы АД (все производные в фомуле равны нулю) системе соответствует T-образная схема замещения АД, изображенная на рисунке 1, где I( - ток намагничивания АД; (1 - частота питающей сети. При математическом описании АД принята система относительных единиц, базовые значения которой определяются системой: [pic] - базовая индуктивность; - базовое потокосцепление; Целью дипломного проекта является разработка и исследование автоматической системы регулирования (АСР) асинхронного высоковольтного электропривода на базе автономного инвертора тока с трехфазным однообмоточным двигателем с детальной разработкой программы высокого уровня при различных законах управления. В ходе конкретизации из поставленной цели выделены следующие задачи. Провести анализ известных законов управления применительно к высоковольтным электроприводам и определять на основе анализа рациональные законы и способы частотного управления высоковольтного злектропривода для разрабатываемых АСР. Синтезировать автоматическую систему регулирования высоковольтного
электропривода с трехфазным однообмоточным с учетом следующих требований,
предъявляемым к АСР высоковольтного электропривода. Исследовать разработанные АСР в составе электропривода в динамических и статических режимах работы. 1.3 Анализ существующих средств автоматизации Известные в настоящее время технические устройства для частотного
управления асинхронным электроприводом в полной мере не отвечают
требованиям, предъявляемым к мощному высоковольтному электроприводу и им
присущи следующие недостатки: 1.4 Обоснование системы автоматического управления При частотном управлении асинхронными двигателями наиболее часто
используются следующие законы: поддержание постоянства потокосцепления
статора (Y1=const), поддержание постоянства главного потока машины Первый закон реализуется при поддержании постоянного отношения ЭДС статора к угловой частоте поля. Основным недостатком такого закона является пониженная перегрузочная способность двигателя при работе на высоких частотах, что обусловлено увеличением индуктивного сопротивления статора и, следовательно, снижением потокосцепления в воздушном зазоре между статором и ротором при увеличении нагрузки. |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|