Формулировка проблемы

Проблема, которую необходимо решить в рамках дипломного проекта: Механизмы машины ПМГ имеют электрический привод, т.е. приводятся в движение электрическими двигателями. В принципе, кажется, проще было бы привод, например, ведущих осей осуществить непосредственно от дизеля через механические передачи: муфту сцепления, коробку передач и карданные валы, вместо того, чтобы механическую энергию сначала преобразовывать в электрическую с помощью генератора, а затем эту электрическую энергию с помощью электродвигателей вновь преобразовывать в механическую.

И тем не менее, чаще применяют более сложную систему электрического привода механизмов машины. Это объясняется многими преимуществами электрического привода, а именно: электрическую энергию легко передавать в любое место машины с помощью проводов; с помощью электродвигателей можно плавно изменять скорость механизмов, где это требуется без сложных и громоздких коробок скоростей; электродвигатели можно непосредственно присоединять к механизмам; электродвигательный привод позволяет в широких пределах изменять не только скорость, но и момент, т.е. усилие на механизме. Так, с помощью электродвигателей можно получить большой момент при трогании машины с места.

Электрическая энергия распределяется по машине с помощью приводов. Основной источник электроэнергии -генератор трехфазного переменного тока ГСФ-200 мощностью 200кВт, напряжением 380В и частотой 50Гц. Генератор соединен с валом дизеля и ротор его вращается вместе с валом дизеля.

Для управления машиной используется контроллер, имеющий возможность работы с переменным напряжением частотой 50ГЦ. При эксплуатации данной машины, были обнаружены проблемы при движении гайковерта по подъему т.е. при движении с большей нагрузкой на двигатели. При этом частота вращения дизеля изменяется и, следовательно, меняется частота напряжения, приходящего с генератора на контроллер. Ручное управление топливной рейкой не дает возможности своевременно и качественно отрегулировать, подачей топлива на дизель, частоту напряжения. Это отклонение частоты от номинальной вызывает отказ в работе контроллера и машина начинает останавливаться, что чревато серьезными проблемами, учитывая интенсивность движения ж/д транспорта.

Цель дипломного проекта

Целью дипломного проекта является автоматизация системы управления подачей топлива в дизель-генератор путевого моторного гайковерта для обеспечения постоянной частоты вращения вала генератора.

Задачи дипломного проекта

Разработать систему управления с учетом особенностей оборудования. Создать рабочую модель системы для демонстрации.

Методы регулирования на Simatic s7-300

Simatic S7-300 — семейство контроллеров средней производительности фирмы Siemens AG из семейства устройств автоматизации Simatic S7. В линейке контроллеров этого семейства по своей производительности занимает промежуточное положение между семействами S7-200 и S7-400. Simatic S7-300 — программируемый контроллер, предназначенный для построения систем автоматизации низкой и средней степени сложности.

Управление процессами и их параметрами в промышленности является главной областью применения регулирующих приборов и устройств. В основном они существуют в форме отдельных регулирующих приборов или программных регуляторов и применяются в машиностроении для регулирования температуры, давления, потока жидкости, количества, дозирования, уровня, положения, позиции, скорости, расстояния, а также в технологии производства для регулирования концентрации, проводимости, вязкости, плотности, химического состава и т. д.

Регуляторы – в смысле собственно регулирования – есть функциональные элементы, которые в зависимости от измеренной технически (сенсором) величины процесса воздействуют по математически точному правилу на физическую величину в замкнутом контуре с помощью активного органа. Практически регуляторы содержат не только вычислительное правило (алгоритм), но имеют и ряд управляющих функций для обслуживания, наблюдения, обеспечения безопасности и возможностей переключений в контуре управления.

Регуляторы делятся по назначению: образование входного сигнала, формирование требуемого значения, формирование регулирующей разности, алгоритм (P, I, D, Z – звенья) и формирование выходного сигнала. Для каждого звена регулятора есть ряд различных дополнительных – по выбору – функций, применение которых существенно влияет на характеристики регулятора и определяет классификацию множества регуляторов и их типов.

Продукцию программного регулирования можно сегодня разделить на три группы:

• компактные регулирующие структуры

• модульные регулирующие функции

• инструментарии оптимизации и ввода в действие.

Программные регуляторы в SIMATIC S7 представлены блоками: PID Control, Standard PID Control, Modular PID Control.

Следующие функциональные блоки имеются у CPU 313C, CPU 313C-2 DP/PtP и CPU 314C-2 DP/PTP для регулирования:

• SFB 41 для непрерывного регулирования (CONT_C)

• SFB 42 для ступенчатого регулирования (CONT_S)

• SFB 43 для широтно-импульсной модуляции (PULSEGEN).