Вход

Разработка аппаратных средств и программного обеспечения автоматизированной системы управления двухуровневым товарным лифтом

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код 175272
Дата создания 2013
Страниц 50
Источников 10
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 28 марта в 13:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
1 820руб.
КУПИТЬ

Содержание

Введение
1 Анализ технического задания
1.1 Техническое описание микропроцессорной системы
1.2 Определение набора функционально-системных требований
1.3 Функциональная спецификация
2 Разработка структурной схемы устройства
и аппаратной частей МПС3 Выбор датчиков и исполнительных устройств
3.1 Выбор микроконтроллера
3.2 Выбор датчиков
3.2.1 Датчик силы
3.2.2 ДГНО-3 - датчик герконовый, нормально-открытый
3.2.3 Устройство контроля проема дверей кабины ("Барьер-1М")
3.2.4 Индикатор лифтовой ИЛШ-221УКЛ
3.3 Разработка функциональной схемы устройства и электрической принципиальной схем
3.4 Разработка принципиальной электрической схемы устройства
3.5 Эскизное проектирование печатной платы изделия
4 Разработка управляющей программы
4.1 Математическая модель привода
5 Оценка точности и быстродействия проектируемого изделия
Заключение
Список использованной литературы
Приложение А - Обоснование системы электропривода
Приложение Б - Характеристика статических режимов работы электропривода
Приложение В - Энергетические характеристики электропривода

Фрагмент работы для ознакомления

М. Предко. Руководство по микроконтроллерам. Том I. Москва: Постмаркет, 2001.
Интегральные микросхемы: Справ. / Б. В. Тарабрин, Л. Ф. Лукин, Ю. Н. Смирнов и др.; Под ред. Б. В. Тарабрина. – М.: Радио и связь, 1985.
«Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных схем», под редакцией Шахнова В. А.: изд. Радио и связь, 1988 г.
Бурькова Е.В. Микропроцессорные системы. ГОУ ОГУ. 2005.
Новаченко И. В., Петухов В. М., Блудов И. П., Юровский А. В. «Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры»: изд. Радио и связь, 1989 г.
Приложение А - Обоснование системы электропривода
А.1 Предварительный расчет электродвигателя
Ориентировочная расчетная мощность электродвигателя, и расчетная продолжительность включения (ПВр) рассчитывается по методу эквивалентного момента исходя из тахограммы его работы во время проведения технологического процесса. Двигатель системы привода выбирается для ближайшего стандартного ПВк по зависимости:
, (1.1)
где Pp, Pк – расчетное и каталожное значение мощности двигателя. Для ПВр>0,6 двигатель выбирается из условия продолжительного режима работы.
Методом эквивалентного момента определяется эквивалентная мощность электродвигателя Рэ’ и сравнивается с мощностью заранее выбранного двигателя, если , то двигатель выбран правильно, в противном случае необходимо повторить расчет для двигателя с ближайшей большей мощностью.
По причине отсутствия тахограммы работы двигателя и числовых данных о выполняемом технологическом процессе невозможно произвести расчет ориентировочной мощности двигателя указанным способом.
Принимаем мощность электродвигателя равной мощности двигателя из паспортных данных механизма:
P=7,5 кВт.
А.2 Разработка структурной схемы электропривода
Наиболее подходящей системой электропривода бура для бурильной установки УБШ 501 АК была выбрана система ПЧ-АД, включающая преобразователь частоты со звеном постоянного тока и асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Такая система позволяет регулировать скорость вращения бура в пределах от 0 до 970 об/мин в зависимости от твердости породы, благодаря чему можно будет достигнуть максимальной скорости бурения.
Рисунок А.1 - Структурная схема силовой части привода
А.3 Выбор электрооборудования для силовой части привода
Выбор электродвигателя:
Наиболее подходящим для использования является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа АМУ 160 М6Т2.
Паспортные данные электродвигателя приведены в табл. 4.1.
Таблица А.1 - Паспортные данные электродвигателя приведены
Наименование параметра Величина и размерность Номинальная мощность, Рн
Синхронная частота вращения ротора, ω0
Номинальная частота вращения ротора, ωн
Номинальное питающее напряжение, Uн
Номинальная частота питающего напряжения, fн
Номинальный ток статора, I1н
Активное сопротивление статорной обмотки, Rcт
Индуктивность статорной обмотки, Lcт
Момент инерции двигателя, J
Номинальный КПД, η
Номинальный коэффициент мощности, cosφ
Ток намагничивания статора, Iμ
Iп/Iн
Mп/Mн
Mкр/Mн 7,5 кВт
1000 об/мин
970 об/мин
380 В
50 Гц
15,5 А
0,507 Ом
6,67 мГн
0,15 кг·м2
0,86
0,91
7,3 А
5,5
1,4
2,2
Выбор преобразователя частоты:
Выбор преобразователя частоты производим исходя из условий:
; (1.2)
; (1.3)
Условиям (1.2) и (1.3) удовлетворяет преобразователь частоты VSI 7,5 CX4A2N0. Это устройство предназначено для плавного пуска и экономичного регулирования производительности путем изменения частоты вращения приводного электродвигателя. При этом исключаются 6-7 кратные пусковые токи, уменьшается воздействие на сеть, сохраняется высокое значение КПД буровой установки и двигателя во всем диапазоне работы.
Экономичное регулирование производительности обеспечивается изменением частоты вращения приводного электродвигателя с помощью устройства VSI 7,5 CX4A2N0 (далее ПЧ).
ПЧ позволяет регулировать в широких пределах значения частоты, тока и напряжения на статоре асинхронного двигателя.
ПЧ серии VSI преобразует параметры электрической энергии питающей сети 380 В, 50 Гц в систему трёхфазных токов регулируемых напряжения и частоты для питания цепей статора АД.
ПЧ серии VSI представляет собой двухблочный преобразователь частоты: первый блок – диодный мост преобразует переменное напряжение в однонаправленное, пульсирующее. Далее напряжение фильтруется в промежуточной цепи на емкостном фильтре и поступает на блок преобразователя в переменное напряжение на IGBTтранзисторах. IGBTпреобразователь подает трехфазное симметричное переменное напряжение регулируемой амплитуды и частоты на электродвигатель. Мощность, которую преобразователь потребляет из сети, является почти полностью активной.
Трехфазный дроссель фильтрует помехи, идущие из сети к преобразователю частоты, а также от преобразователя в сеть. Также дроссель улучшает форму кривых сетевого тока.
Блок сопряжения и управления электродвигателем основан на программируемом микропроцессоре. Микропроцессор управляет электродвигателем на основе полученных данных измерений, установленных параметров и сигналов управления, приходящих с управляющей панели и I/O платы. В свою очередь блок сопряжения и управления управляет цепью СИФУ, которая выдает требуемые управляющие импульсы на IGBTтранзисторы. Усилитель усиливает управляющие импульсы, поступающие с СИФУ на IGBTтранзисторы.
Основные параметры устройства VSI 7,5 CX4A2N0 приведены в табл. А.2.
Таблица А.2 - Основные параметры устройства VSI 7,5 CX4A2N0
Наименование параметра Величина Номинальная выходная мощность ПЧ, к Вт 7,5 Номинальный ток нагрузки, А 18 Номинальное напряжение на входе, В 380(+10%-15%) Диапазон регулирования напряжения, В 0 – Uсети Частота питающей сети, Гц 50±5% Диапазон регулирования частоты, Гц 0,5 – 60 Коэффициент мощности в номинальном режиме, не менее 0,94 Кратность тока перегрузки 1,5Iном
Блок сопряжения и управления электродвигателем предназначен для реализации функций управления, регулирования, защиты, автоматизации и обеспечения надёжной работы электропривода, с обеспечением следующих возможностей:
формирование импульсов управления ПЧ по заданным алгоритмам работы управляемого выпрямителя и инвертора тока;
автоматическое формирование процессов пуска и отключения ПЧ, а также формирование команд управления выключателями как на входе ПЧ, так и на выходе и шунтирующим ПЧ выключателем в тех случаях, когда предусмотрен режим переключения АД на непосредственное питание от сети;
регулирование выходной частоты ПЧ по сигналам технологического регулятора, а также в режиме ручного управления;
отображение информации о режимах работы, неисправностях и причинах аварийного отключения ПЧ;
автоматическое формирование обобщённых сигналов о состоянии ПЧ и их передачу на диспетчерский пульт.
приложение Б - Характеристика статических режимов работы электропривода
Б.1 Составление схемы замещения электропривода и расчет недостающих параметров
Выражения для построения скоростных и механических характеристик в разомкнутой системе привода можно получить на основании схемы замещения АД:
Рисунок Б.1 - Схема замещения АД с короткозамкнутым ротором
- активное сопротивление статора АД;
- активное приведенное сопротивление ротора АД;
x1- индуктивное сопротивление статора АД;
x2’- индуктивное сопротивление ротора АД, приведенное к статорной обмотке;
- фазное напряжение питания АД.
Воспользуемся следующими формулами для определения недостающих параметров схемы замещения:
Номинальное скольжение:
; (2.1)
Критическое скольжение:
; (2.2)
Индуктивное фазное сопротивление короткого замыкания:
(Ом); (2.3)
Б.2 Расчет скоростных характеристик электропривода
Скоростные характеристики можно получить, исходя из выражения для тока . Рассчитаем скоростную характеристику для различной частоты питающего напряжения и занесем результаты в табл. 6.1.
, (2.4)
где S(f) – это скольжение при заданной частоте, которое можно найти по формуле:
, (2.5)
где ; (2.6)
- номинальная скорость вращения;
- заданная частота питающего напряжения;
- изменяющаяся частота;
В результате подстановки выражения (6.5) в (6.4) получим окончательное выражение для скоростной характеристики:
; (6.7)
(рад/с);
Подставив различные значения частоты питающего напряжения и скорости от 0 до ω0(f) в формулу (6.7), получим значения момента для скоростных характеристик при различных частотах (табл. 5.1).
Таблица 5.1 - Значения момента для скоростных характеристик
50
Гц ω 0 15 30 45 60 75 85 95 104 I2’ 51,03 50,79 50,42 49,82 48,69 46,11 41,88 30,64 4,08 40
Гц ω 0 10 20 30 40 50 60 70 80 I2’ 56,19 55,86 55,41 54,76 53,73 51,98 48,53 40,31 16,90 30
Гц ω 0 10 20 30 40 45 50 55 60 I2’ 62,86 62,01 60,70 58,47 54,12 50,20 43,85 33,06 14,90 20
Гц ω 0 5 10 15 20 25 30 35 40 I2’ 71,03 69,74 68,03 65,68 62,32 57,26 49,15 35,45 12,34 10
Гц ω 0 4 8 10 12 14 16 18 20 I2’ 74,79 69,80 62,72 58,00 52,16 44,84 35,57 23,76 8,80
Рисунок Б.2 - Скоростные характеристики
Б.3 Расчет механических характеристик
электропривода
Запишем выражения для момента АД, подставляя в него значения параметров с учетом частоты питающего напряжения:
(2.8)
В результате элементарных преобразований выражения (2.8), подставив в него (6.5), получим окончательное выражение для построения механической характеристики:
(2.9)
Подставив различные значения частоты питающего напряжения и скорости от 0 до ω0(f) в формулу (6.9), значения момента для скоростных характеристик (табл. 2.2).
Таблица Б.2 - Значения момента для скоростных характеристик
50
Гц ω 0 15 30 45 60 75 85 95 104 M 37,73 43,59 51,56 62,92 80,14 107,81 133,38 142,80 25,33 40
Гц ω 0 10 20 30 40 50 60 70 80 M 57,17 64,14 72,97 84,45 99,80 120,86 149,25 176,52 108,54 30
Гц ω 0 10 20 30 40 45 50 55 60 M 95,41 110,36 130,32 157,55 193,71 212,91 224,93 207,82 112,62 20
Гц ω 0 5 10 15 20 25 30 35 40 M 182,71 199,92 219,96 243,02 268,54 293,33 306,19 273,08 115,73 10
Гц ω 0 4 8 10 12 14 16 18 20 M 405,16 435,96 460,29 465,14 459,74 436,83 384,78 286,11 117,68
Рисунок Б.3 - Механические характеристики и статический момент Mc(f)=0,45Mкр(f)
Приложение В - Энергетические характеристики электропривода
В.1 Расчет потерь в электроприводе
Суммарные потери состоят из постоянных потерь, и потерь переменных.
Суммарные потери:
(6.1)
где – постоянные потери;
– переменные потери.
К постоянным потерям отнесем потери механические и потери в меди статора от намагничивающего тока:
Механические потери:
, (6.2)
где ;
- найдем из формулы (6.5);
- номинальная паспортная мощность двигателя.
Потери в меди статора:
(Вт); (6.3)
Переменные потери определим из выражения:
; (6.4)
В.2 Расчет КПД
К. п. д. системы рассчитаем по формуле:
; (6.5)
где М – момент нагрузки;
ω – скорость рабочей точки;
– суммарные потери в системе.
Результаты расчетов занесем в табл. 6.1.
Таблица В.1 - Результаты расчетов
50
Гц ω 5 15 30 45 60 75 85 100 104 η 0,016 0,052 0,117 0,198 0,304 0,450 0,580 0,853 0,895 40
Гц ω 5 10 20 30 40 50 60 70 80 η 0,027 0,055 0,119 0,193 0,281 0,387 0,517 0,679 0,877 30
Гц ω 5 10 20 30 40 45 50 55 60 η 0,047 0,097 0,209 0,341 0,496 0,584 0,682 0,787 0,892 20
Гц ω 1 5 10 15 20 25 30 35 40 η 0,018 0,091 0,188 0,291 0,401 0,519 0,644 0,776 0,896 10
Гц ω 2 6 8 10 12 14 16 18 20 η 0,087 0,264 0,355 0,447 0,540 0,634 0,727 0,816 0,867
Рисунок В.1 - Зависимость КПД=f(ω) при Mс(f)=0,45Mкр(f)
В.4 Расчет коэффициента мощности
Рассчитаем по формуле
(6.6)
и занесем полученные результаты в табл.В.2.
Таблица В.2- Полученные результаты
50
Гц ω 5 15 30 45 60 75 85 100 104 cosφ 0,930 0,934 0,940 0,948 0,957 0,966 0,971 0,930 0,523 40
Гц ω 5 10 20 30 40 50 60 70 80 cosφ 0,935 0,938 0,944 0,950 0,957 0,964 0,971 0,973 0,918 30
Гц ω 5 10 20 30 40 45 50 55 60 cosφ 0,947 0,950 0,958 0,966 0,973 0,975 0,976 0,969 0,898 20
Гц ω 1 5 10 15 20 25 30 35 40 cosφ 0,960 0,964 0,968 0,972 0,975 0,978 0,978 0,971 0,862 10
Гц ω 2 6 8 10 12 14 16 18 20 cosφ 0,976 0,979 0,979 0,979 0,979 0,976 0,969 0,947 0,785
Рисунок В.2 - Зависимость cosφ от скорости при Мс(f)=0,45Мкр(f)
Рисунок В.3 - Зависимости КПД и cosφ от нагрузки на валу при частотах питающего напряжения f=50 Гц (а), f=30 Гц (б) и f=10 Гц (в)
3

Список литературы [ всего 10]

1)Угрюмов Е. П. «Цифровая схемотехника». – СПб.: БХВ-Петербург, 2004. -528 с.: ил.
2)Справочник. Микроконтроллеры: архитектура, программирование, интерфейс. Бродин В.Б., Шагурин М.И.М.:ЭКОМ, 1999.
3)Нефедов А. В., Нефедова М. Ю. «Зарубежные интегральные микросхемы»: изд. Энергоатомиздат, 1995 г.
4)Андреев Д.В. Программирование микроконтроллеров MCS-51: Учебное пособие. - Ульяновск: УлГТУ, 2000.
5)Справочник по цифровой схемотехнике / В.И. Зубчук, В. П. Сигорский, А. Н. Шкурко. – К. Техника, 1990. – 448 с.
6)М. Предко. Руководство по микроконтроллерам. Том I. Москва: Постмаркет, 2001.
7)Интегральные микросхемы: Справ. / Б. В. Тарабрин, Л. Ф. Лукин, Ю. Н. Смирнов и др.; Под ред. Б. В. Тарабрина. – М.: Радио и связь, 1985.
8)«Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных схем», под редакцией Шахнова В. А.: изд. Радио и связь, 1988 г.
9)Бурькова Е.В. Микропроцессорные системы. ГОУ ОГУ. 2005.
10)Новаченко И. В., Петухов В. М., Блудов И. П., Юровский А. В. «Микросхемы для бытовой радиоаппаратуры»: изд. Радио и связь, 1989 г.
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.00547
© Рефератбанк, 2002 - 2024