Файл: Курсовой проект по дисциплине Проектирование устройств на микроконтроллерах Студент С. А. Ратников номер зачетной книжки.docx

CoDeSys — это современный инструмент для программирования контроллеров (CoDeSys образуется от слов Controllers Development System) на языках стандарта МЭК 61131-3.

Для привязки к конкретному ПЛК требуется адаптация, касающаяся

низкоуровневых ресурсов распределение памяти, интерфейс связи и драйверы ввода-вывода.

Среди особенностей комплекса можно отметить следующее:

- прямая генерация машинного кода. Генератор кода CoDeSys – классический компилятор, что обеспечивает очень высокое быстродействие программ пользователя;

- полноценная реализация МЭК-языков, в некоторых случаях даже расширенная;

- «разумные» редакторы языков построены таким образом, что не позволяют делать типичные для начинающих МЭК программистов ошибки;

- встроенный эмулятор контроллера позволяет проводить отладку проекта без аппаратных средств. Эмулируется не некий абстрактный контроллер, а конкретный ПЛК с учетом аппаратной платформы. При подключении реального контроллера (режим online) отладчик работает аналогичным образом;

- встроенные элементы визуализации дают возможность создать модель объекта управления и проводить отладку проекта без изготовления средств имитации. Существует «операционная» версия CoDeSys. Это компактное приложение, выполняющее только визуализацию, без средств разработки. Во многих простых случаях нет необходимости приобретать отдельно SCADA-систему. Серверы данных (DDE и ОРС) также входят в стандартный пакет поставки;

- очень широкий набор сервисных функций, ускоряющих работу

Базовый состав комплекса программирования ПЛК состоит из двух обязательных частей: системы исполнения и рабочего места.

Связь между системой исполнения и рабочим местом организована через стандартные интерфейсы (RS 232, RS 422, RS485).

На рисунке 10 изображена структура проекта Codesys

---

Рисунок 10. Структура проекта Codesys
CoDeSys поддерживает следующие текстовые языки программирования:

- Instruction List (IL);

- Structured Text (ST).

- графические МЭК языки:

- Sequential Function Chart (SFC);

- Function Block Diagram (FBD);

- Ladder Diagram (LD).

Для данной задачи был использован язык программирования ST.

ST (Structured Text) – текстовый – паскалеподобный язык программирования;

3.2.3. Преобразователь частоты ОВЕН ПЧВ

Преобразователи частоты векторные ПЧВ могут применяться в автоматизированных электроприводах механизмов в промышленности, жилищно-коммунальном и сельском хозяйстве, а также в других областях.

Прибор предназначен для частотного управления работой трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, в диапазоне мощностей от 0,18 до 22 кВт. Все модификации ОВЕН ПЧВ1 и ОВЕН ПЧВ2 имеют встроенную систему динамического торможения АД.

На рисунке 11 представлен преобразователь частоты ОВЕН ПЧВ

Рисунок 11. Преобразователь частоты ОВЕН ПЧВ
Преобразователь частоты ПЧВ изготавливается в пластмассовом корпусе. На нижней поверхности прибора размещена клеммная колодка для подключения электродвигателя. На задней поверхности прибора размещены планки с отверстиями, используемыми для настенного крепления прибора. На верхней и боковых поверхностях прибора элементов подключения и управления не имеется. Съемная локальная панель оператора (ЛПО) имеет собственные органы управления и предназначена для программирования и отображения режимов работы и значений параметров прибора на встроенном ЖКИ. Запрограммированный прибор может функционировать без ЛПО, поэтому партия из нескольких приборов может комплектоваться одной ЛПО.

На рисунке 12 изображена лицевая панель преобразователя частоты ОВЕН ПЧВ

Рисунок 12. Лицевая панель ПЧВ ОВЕН
Основные функциональные возможности:

- Плавный пуск и останов двигателя, в том числе отложенный запуск и пуск под нагрузкой по S-образной характеристике разгона;

---

- Компенсация нагрузки и скольжения;

- Вольт-частотный или векторный алгоритмы управления;

- Автоматическая адаптация двигателя без вращения;

- Автоматическая оптимизация энергопотребления, обеспечивающая высочайший уровень энергоэффективности;

- Полная функциональная и аппаратная диагностика и защита работы ПЧВ;

- Встроенный сетевой дроссель и дроссель в звене постоянного тока;

- Встроенный ПИ-регулятор для управления в замкнутом контуре (поддержание давления, температуры, уровня и т.д.);

- Встроенный ПЛК для решения сложных задач управления и позиционирования привода

- Возможность работы с внешними инкрементальными энкодерами, в том числе для поддержания малых частот вращения с большой точностью.

- Возможность динамического торможения, в том числе с применением тормозных резисторов.

- Гибкая структура управления с возможностью одновременного управления по физическим входам и по интерфейсу RS-485, что обеспечивает удобную интеграцию в современные системы управления и диспетчеризации.

- Простая настройка в русскоязычном конфигураторе или с использованием локальной панели оператора. Быстрые меню и готовые конфигурации под типовые задачи.

Технические характеристики прибора представлены в таблице 4

Таблица 4

Характеристика	Значение
Номинальное напряжение питания от сети переменного тока, В: -однофазное - трехфазное	(200 - 240) ± 10 % (380 - 480) ± 10 %
Частота напряжения питания	50 / 60 ± 5 %
Выходное напряжение	0…100% напряжения питания
Частота выходного сигнала	0…200 Гц (VC) 0…400 Гц (U/f)
Коммутация к выходу	Без ограничений
Количество программируемых входов (из них импульсных)	5 (1)
Аналоговые входы	2
Пределы изменения напряжения, В	от 0 до 10
Пределы изменения силы тока, мА	от 0 до 20 от 4 до 20
Аналоговый выход	1
Диапазон по току, мА	от 0 до 20; от 4 до 20
Сопротивление нагрузки, Ом, не более	500
Напряжение питания, В, не более	17
Встроенный источник питания	10 В/15 мА 24 В/130 мА
Класс защиты корпуса	IP 20
Вибропрочность	0,7 g
Протокол RS - 485	Modbus RTU
Диапазон рабочих температур	0…40 º С при номинальном выходном токе -10…+50 º С со снижением выходного тока
Максимальная относительная влажность	95 % без конденсации влаги
Максимальная длина экранированного кабеля двигателя	15 м
Максимальная длина неэкранированного кабеля двигателя	50 м

---

3.2.4. Асинхронный электродвигатель марки АИР 132S4

Электродвигатели АИР – унифицированная серия асинхронных двигателей, охватывающая диапазон мощностей: от 0,12кВт до 315кВт. Двигатели предназначены для работы от сети переменного тока частотой 50Гц с напряжением до 660В. Класс изоляции F (до 155°С). Степень защиты IP54, IP55 позволяет работать в режиме защиты: от пыли (без осаждения опасных материалов), от брызг и струй воды любого направления. Благодаря широкому диапазону вращения: от 500об/мин до 3000об/мин, надежности конструкции и различным вариантам исполнения, данная серия электродвигателей нашла свое применение в различных отраслях производства и народного хозяйства.

Электродвигатели оборудованы масленкой для пополнения смазки подшипника в процессе работы, что облегчает их обслуживание. По требованию могут быть установлены закрытые подшипники (ZZ или 2RS) с заложенной смазкой на весь срок службы.

Сердечники статора и ротора набираются из листов холоднокатаной электротехнической стали, тем самым, способствуя повышению не только коэффициента полезного действия, но и коэффициента мощности. Листы электротехнической стали подвергаются отжигу для удаления образовавшегося наклепа в процессе их штамповки.

Уменьшение магнитных потерь и как следствие снижение нагрева электродвигателя способствуют увеличению его срока службы.

Ротор каждого электродвигателя подлежит балансировке. Форма балансировочных грузов, способ крепления исключает их отрыв и повреждение обмотки в процессе работы.

Усовершенствованная форма крыльчатки вентилятора, а также увеличение поверхности теплоотвода уменьшают общий нагрев электродвигателя и способствуют выравниванию температуры, тем самым, исключая локальные перегревы отдельных участков и узлов.

Электродвигатели снабжены термодатчиками, установленными в обмотке статора, для защиты и своевременного отключения их от сети при возникновении аварийных режимов.

Обмотка статора электродвигателей серий А, АИР производства «Электромашина» выполнена по классу изоляции F и классу превышения температуры В. Следовательно, при работе электродвигателей в номинальном режиме обеспечивается запас по нагреву обмотки, равный 25 º С. Таким образом, кратковременные колебания нагрузки, напряжения и частоты питающей сети, температуры охлаждающего воздуха, а также асимметрия питающего напряжения в определенных пределах не способны привести к критическому перегреву изоляции и ее ускоренному старению.

---

Температурная защита на основе термодатчиков является наиболее действенным и совершенным видом тепловой защиты электродвигателей. Реагирующий орган защитного устройства контролирует степень нагрева непосредственно источника выделения тепла (обмотка статора, подшипники, активное железо). Если температура превысит допустимое значение, то автоматизированная система уменьшит нагрузку, включит дополнительное охлаждение или отключит электродвигатель от сети. Для защиты обмотки статора от перегрева термодатчики устанавливаются в лобовых частях по одному на фазу и соединяются между собой последовательно.

В качестве термодатчиков могут быть установлены биметаллические датчики, термисторы (PTC), термосопротивления (например, Pt100).

При работе электродвигателя от преобразователя частоты, в контуре вал – фундаментная плита могут протекать токи. При этом возникает точечная эрозия на шариках и роликах, на беговых кольцах подшипников качения, а также на баббитовой поверхности подшипников скольжения. От электролиза смазка чернеет, подшипники греются. Для разрыва контура прохождения подшипниковых токов на неприводной конец устанавливается изолированный подшипник. При этом по условиям безопасности установка изолированных подшипников с двух сторон двигателя не допустима.

На рисунке 13 изображено устройство асинхронного электродвигателя марки АИР 132S4

Рисунок 13. Устройство асинхронного электродвигателя марки АИР 132S4
Устройство двигателя представлено в таблице 5.

Таблица 5

1	Фланцевый подшипниковый щит IM2081, IM3081
2	Уплотнение клеммной коробки
3	Фланцевый подшипниковый щит IM2181, IM3681
4	Основание клеммной коробки (для двигателей больших габаритов отлита с корпусом)
5	Шпонка
6	Уплотнение подшипникового узла
7	Комплект болтов крепления подшипникового щита
8	Комплект шайб крепления подшипникового щита
9	Передний подшипниковый щит IM1081
10	Кольцо
11	Передний подшипник
12	Статор в сборе
13	Комплект лап (в случае конструкции со съемными лапами)
14	Шильда
15	Ротор в сборе (отбалансирован)
16	Задняя (внутренняя) крышка подшипника
17	Задний подшипниковый щит
18	Вентилятор
19	Кожух вентилятора
20	Комплект винтов клеммной коробки
21	Комплект шайб клеммной коробки
22	Стопорное кольцо вентилятора
23	Крышка клеммной коробки
24	Корпус клеммной коробки
25	Кабельный ввод
26	Клеммная колодка
27	Комплект перемычек
28	Кабельные наконечники
29	Комплект болтов крепления клеммной коробки
30	Комплект крепления зажимов питающего кабеля, а также перемычек
31	Передняя (наружная) крышка подшипника

---