книги / Системы управления исполнительными механизмами

–доминирование во всех отраслях промышленности и конкретных промышленных установках частотно-регулируемых микропроцессорных электроприводов переменного тока (применение прежде всего асинхронных электроприводов на основе СПЭ серий

MICROMASTER, SIMOVERT MASTERDRIVES, для распределенных СУИМ – SIMODRIVE POSMO, SINAMICS G (S) 110-120, ET 200S, COMBIMASTER 411 и др.);

–применение в качестве сервоприводов трехфазных синхронных электродвигателей типа 1FK6 и аналогичных с возбуждением от постоянных магнитов, управляемых от СПЭ типа

SIMOVERTMASTERDRIVESVector Control;

–модернизация приводов постоянного тока в части замены аналоговых преобразователей на микропроцессорные с СПЭ серии SIMOREG, которые являются полностью цифровыми компактными устройствами для питания цепей якоря и возбуждения приводов постоянного тока с изменяемой скоростью вращения;

–интегрирование интеллектуальных модулей в части объединения СПЭ с ЭИМ. Вчастности, в новейших электроприводах движения (motion) контроллер, СПЭ и ЭИМ интегрированы вмодуль управления нового многоосевого привода типа SINAMICS S120. Следовательно, вся система, состоящая из контроллера и привода, является очень компактной и бы-

стродействующей. SIMOTION D поставляется в трех вариантах

(D425, D435 и D445), что обес-

печивает максимальную масшта-

бируемость и гибкость. Область применения распространяется от простых одноосевых приложений до высокопроизводительных

многоосевых станков. SIMOTION D снабжен двумя встроенными интерфейсами PROFIBUS с PROFIdrive и двумя встроенными интерфейсами Industrial Ethernet. Внешний вид интегрированного электропривода движения ИМ приведен на рис. 10.6.

261

10.3. СУИМ на основе средств управления фирмы «ОВЕН»

Для управления ЭИМ постоянной и переменной скорости могут использоваться различные программируемые контроллеры,

механизмами для распределенных систем работает в сети RS-

485(протоколы «ОВЕН», MODBUS, DCON) – см. рис. 10.7.

Модуль может использоваться в следующих случаях:

–в качестве удаленного блока выходных устройств для SCADA-системы или программируемых контроллеров («ОВЕН ПЛК» или др.);

–для интеллектуального управления исполнительными механизмами.

МВУ8 работает в сети RS-485 при наличии в ней «мастера», при этом сам МВУ8 не является мастером сети.

Функциональная схема модуля приведена на рис. 10.8.

Ниже перечислены основные функции модуля:

1. До восьми каналов управления различными исполнительными механизмами (ИМ):

а) двухпозиционными (ТЭНы, компрессоры, электромагнитные клапаны и другие, в том числе с ШИМ-модуляцией);

б) трехпозиционными (ЭИМ постоянной скорости на задвижках, шаровых и пробковых кранах и др.), как с датчиком положения, так и без него;

в) ИМ с аналоговым управлением, прежде всего ЭИМ переменной скорости.

262

Рис. 10.8. Функциональная схема модуля МВУ8 фирмы «ОВЕН»

2.Возможность расширения до 16 каналов управления путем подключения восьмиканального модуля дискретных выходных элементов «ОВЕН МР1».

3.Непосредственное управление ИМ по сигналу SCADAсистемы или программируемого контроллера (ШИМ с высокой точностью, режимы on/off).

4.Возможности интеллектуального управления ИМ:

а) генерация управляющего ШИМ-сигнала заданной скважности (или аналогового сигнала) по расчетной мощности, полученной из сети RS-485 от ПИД-регулятора или его модели в SCADAсистеме;

б) управление сложными системами ИМ, например системой нагреватель – холодильник, группой ТЭНов, системами дискретной сигнализации и т.п.;

в) контроль нахождения в заданных пределах значения физической величины, поступающей из сети RS-485;

г) автоматический перевод ИМ в аварийный режим работы при нарушении сетевого обмена.

5.Поддержка распространенных протоколов MODBUS (ASCII, RTU), DCON, «ОВЕН».

6.Бесплатная программа «Конфигуратор МВУ8»:

а) конфигурирование прибора на ПК; б) регистрация состояния выходных элементов (скважности

ШИМ или выходного тока/напряжения).

263

7. Высокая помехоустойчивость благодаря импульсному источнику питания напряжением 90–245 В частотой 47–63 Гц.

Встандартной модификации модуль содержит следующие типы выходных элементов: Р – восемь реле электромагнитных 4 А, 220 В; И – восемь цифроаналоговых преобразователей (4–20 мА).

К заказным модификациям дополнительно относят следующие типы выходных элементов: К – транзисторная оптопара структуры n–p–n, 400 мА, 60 В; С – симисторная оптопара 50 мА, 250 В; Т – выход 4–6 В, 50 мА для управления твердотельным реле; У – цифроаналоговый преобразователь (0–10 В). Восемь однотипных выходных элементов в обозначении модуля указываются первой буквой, например МВУ8-С.

Модуль выпускается в корпусе типа Д9 для крепления на

DIN-рейку.

ВМВУ8 установлен модуль интерфейса RS-485, позволяющий выполнять следующее:

– конфигурировать прибор на ПК (программа-конфигуратор «Конфигуратор» представляется бесплатно);

–получать из сети сигналы состояния дискретных выходов

искважность ШИМ (при непосредственном управлении выходами МВУ8 и МР1), текущие значения выходной мощности регуляторов

иизмеренных величин, а также любых программируемых параметров;

–регистрировать состояние выходных элементов прибора. МВУ8 может работать в сети только при наличии в ней масте-

ра, который призван организовать обмен данными в сети по интерфейсу RS-485 (инициировать обмен данными между отправителем и получателем данных). В качестве мастера сети могут использоваться приборы «ОВЕН ТРМ151»,ТРМ-133, программируемые контроллеры «ОВЕН ПЛК», SCADA-система, ОРС-драйвер, персональный компьютер и т.п. Подключение МВУ8 к ПК производится через адаптер «ОВЕН АС3-М». Для организации обмена данными пользователь составляет для мастера сети список опроса, включающий до 32 оперативных параметров, относящихся к разным

264

приборам сети. В списке опроса необходимо указать имя и адрес каждого оперативного параметра. Эти сведения, а также тип параметра нужно указать для сетевых входов МВУ8.

Для сетевого обмена с МВУ8 пользователь может выбрать один из четырех протоколов: «ОВЕН», MODBUS-RTU, MODBUS-ASCII

или DCON. Конфигурирование МВУ8 осуществляется по протоколу «ОВЕН» [22].

Поддержка распространенных протоколов MODBUS и DCON позволяет МВУ8 работать в одной сети с контроллерами и модулями как фирмы «ОВЕН», так и других фирм-производителей.

При интеграции МВУ8 в АСУТП в качестве программного обеспечения можно использовать SCADA-систему Owen Process Manager или какую-либо другую программу.

Вкомплект поставки прибора бесплатно входит:

–драйвер для работы со SCADA-системой Trace Mode;

–OPC-сервер для подключения прибора к любой SCADAсистеме илидругой программе, поддерживающей OPC-технологию;

–библиотеки WIN DLL для быстрого написания драйверов.

ВМВУ8 предусмотрена возможность непосредственно управлять выходными элементами (ВЭ) и подключенными к ним исполнительными механизмами через сеть RS-485. Благодаря этому МВУ8 легко используется любой инициируемой SCADAсистемой или программируемым контроллером (например, «ОВЕН ПЛК») в качестве алгоритма модуля выходов.

Возможно прямое управление выходными элементами как самого МВУ8, так и подключенного к немумодуля расширения МР1.

Прямое управление ВЭ позволяет делать следующее:

–включать-выключать дискретный ВЭ (реле, оптотранзистор, оптосимистор);

–задать выходной ток/напряжение для аналогового ВЭ

(ЦАП);

–задать скважность и период ШИМ для дискретного ВЭ. При этом ШИМ генерируется прибором с высокой точно-

стью, которую нельзя обеспечить при передаче команд.

265

Пример непосредственного управления исполнительным механизмом по сигналу SCADA-системы приведен на рис. 10.9.

Рис. 10.9. Непосредственное управление ИМ по сигналу SCADA-системы

Пример непосредственного управления исполнительным механизмом по сигналу контроллера «ОВЕН ПЛК» приведен на рис. 10.10.

Рис 10.10. Непосредственное управление ИМ по сигналу контроллера «ОВЕН ПЛК»

Интеллектуальное управление ИМ предполагает наличие в СУИМ как минимум двух модулей в составе МВУ8: модуля сетевого ввода (СВ) и модуля преобразователя сигналов (ПС) [22].

В целом МВУ8 – интеллектуальный модуль вывода, который по сигналу от регулятора из сети RS-485 позволяет управлять различными исполнительными механизмами:

–двухпозиционным ИМ (ТЭНом, клапаном, электродвигателем). Для управления генерируется ШИМ-сигнал с высокой точностью или сигнал on/off;

–трехпозиционным ИМ (ЭИМ управления задвижкой, жалюзи и т.п.) с датчиком положения. Датчик положения подключают

ксвободному входу любого из устройств, работающих совместно

266

с МВУ8 в одной сети, и значения, измеряемые датчиком, передаются в прибор;

–трехпозиционным ИМ (задвижкой, жалюзи) без датчика положения. В этом случае необходимо задать время работы ИМ и его начальное положение, и прибор самостоятельно будет вычислять текущее положение в любой момент времени;

–ИМ с аналоговым управлением. Для управления прибор генерирует сигнал тока 4–20 мА или напряжения 0–10 В;

–сложной системой ИМ, например системой из двух ТЭНов, системой нагреватель – холодильник или комбинированной.

МВУ8 может также контролировать диапазон нахождения величины, измеренной другими приборами в сети RS-485 (например,

модулем «ОВЕН МВА8»). Это позволяет использовать МВУ8 в системах сигнализации, в том числе дискретной СУИМ.

СУИМ на основе интеллектуального устройства «ОВЕН МВУ8» используется совместно с ПК, «ОВЕН ТРМ151» и «ОВЕН МВА8» для управления и такими ИМ, как ТЭН, управляемая задвижка и другие, а также для сигнализации заданного и реального состояний технологического параметра.

Пример интеллектуального управления комбинированной системой исполнительных механизмов приведен на рис. 10.11.

Выходные элементы МВУ8

В приборе по желанию заказчика могут быть установлены в различных комбинациях выходные элементы со следующими параметрами:

–электромагнитные реле, 4 А, 220 В;

–транзисторные оптопары структуры n–p–n, 400 мА, 60 В;

–симисторные оптопары, 50 мА, 250 В;

–ЦАП «параметр – ток 4–20 мА»;

–ЦАП «параметр – напряжение 0–10 В»;

–для управления твердотельным реле 4–6 В, 50 мА.

267

Рис. 10.11. Интеллектуальное управление комбинированной системой исполнительных механизмов

Количество выходных элементов МВУ8 может быть расширено до 16 путем подключения восьмиканального модуля дискретных выходных элементов «ОВЕН МР1». Модуль МР1 подключается к МВУ8 напрямую, управляется от МВУ8 и не требует никакого самостоятельного конфигурирования и настройки.

268

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В последние два-три десятилетия системы управления исполнительными механизмами претерпевают существенные изменения, что связано прежде всего с бурным развитием микропроцессорной техники и ее доступностью.

Отметим основные моменты, определяющие сегодняшнее состояние, а также основные тенденции в развитии отечественных СУИМ.

1. Становление российских научно-производственных фирм (НПФ), предприятий-разработчиков и производителей ИМ и СУИМ (НПФ «КонтрАвт», НПФ «ОВЕН», «МЗТА», «ЗЭиМ», «Тулаэлектропривод» и др.).

2.Интенсивное развитие дилерских сетей, рост числа и развитие фирм – поставщиков средств автоматизации, выпускаемых зарубежными компаниями, такими как Siemens, Omron, Schneider Electric и многими другими.

3.Создание многочисленных специализированных центров подготовки и переподготовки специалистов в области автоматизации, а также становление и развитие различных пусконаладочных организаций.

4.Наблюдается интенсивный переход от локальной автоматизации к построению интегрированных, полнофункциональных многоуровневых и распределенных (децентрализованных) систем управления. Учитывая место СУИМ в АСУТП (нижний уровень контроля и управления), нельзя не отметить появление на рынке многоканальных модулей ввода-вывода и управления (MDSмодулей) для распределенных СУИМ.

5.Доминирование в СУИМ как постоянной, так и переменной скорости ЭИМ переменного тока (асинхронных с короткозамкнутым ротором, синхронных с постоянными магнитами), а также бесколлекторных электроприводов постоянного тока (вентильных электроприводов).

269

6.Доминирование в СУИМ постоянной скорости бесконтактных реверсивных пускателей серий БУЭР, ПБР, ФЦ и других,

атакже специализированных или универсальных микропроцессорных регуляторов-измерителей, таких как «МЕТАКОН 5×2», «МЕТАКОН 5×4», Т-424, РС-29М, ТРМ133, ТРМ151, «ОВЕН ПЛК» и др.

7.Доминирование в СУИМ переменной скорости ЭИМ с час- тотно-регулируемыми микропроцессорными электроприводами.

8.Модернизация приводов постоянного тока в части замены аналоговых силовых преобразователей для питания цепей якоря и возбуждения на полностью цифровые преобразователи.

9.Интегрирование интеллектуальных модулей в части объединения СПЭ с ЭИМ, что обеспечивает компактность и быстродействие СУИМ.

10.Оснащение СУИМ средствами интеллектуализации (идентификация, адаптивная настройка алгоритмов управления, самодиагностика, сетевой обмен информацией и др.).

270