5. Разработка системы мониторинга состояния и управления асинхронным двигателем на базе частотного преобразователя овен пчв3

Возможности удаленного управления электродвигателем и мониторинга его состояния являются важными задачами при проектировании любой автоматизированной системы управления технологическим процессом. В рамках учебного процесса мне была поставлена задача - создать программное обеспечение для учебного стенда, обладающее следующими функциями:

• Возможность удаленного запуска и торможения асинхронного двигателя различными способами (быстрый останов, торможение свободным выбегом, торможение постоянным током и т. д.).

• Возможность изменять направление вращения двигателя, а также его частоту.

• Возможность считывать любой параметр асинхронного двигателя, записанный в частотном преобразователе (частоту вращения, ток двигателя, напряжение двигателя, номинальные обороты двигателя, время разгона и торможение и т. д.)

• Возможность записи необходимого значения в любой параметр частотного преобразователя (если это возможно сделать удаленно)

• Возможность построения графиков основных характеристик двигателя.

Существует несколько способов выполнения этой задачи, так как есть множество инструментов для мониторинга состояния и удаленного управления какими-либо процессами, например использование SCADA-системы. После анализа всех возможных путей решения данной задачи, я пришел к выводу, что нужно использовать среду разработки LabVIEW американской компании National Instruments, т. к. она идеально подходит для решения задач такого рода, обладает простотой освоения и не требует стороннего программного обеспечения для работы с оборудованием (например, OPC-сервер).

5.1. Описание учебного стенда

Схема стенда представлена в графической части. Стенд состоит из частотного преобразователя ОВЕН ПЧВ3-2К2-В, асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором мощностью 1,5 кВт, потенциометра, одноканального цифрового измерителя ОВЕН ИДЦ1, калибратора токовой петли ОВЕН РЗУ-420 и пары двухпозиционных переключателей.

Преобразователь частоты векторный ОВЕН ПЧВ3 предназначен для управления асинхронными электродвигателями насосов и вентиляторов в промышленности, жилищно-коммунальном и сельском хозяйстве, на транспорте, а также в других областях, в том числе подконтрольных органам Ростехнадзора. Преобразователь частоты векторный ПЧВ3 соответствует требованиям ГОСТ Р 52931. Прибор предназначен для работы со всеми стандартными трехфазными асинхронными двигателями в большинстве существующих промышленных механизмов, в диапазоне мощностей от 0,25 до 90 кВт.

Прибор обеспечивает выполнение ряда функций, таких как:

1) Частотный(F) или векторный(V) алгоритм управления двигателем.

2) Автоматическая адаптация (ААД) асинхронного двигателя.

3) Диагностика частотного преобразователя и нагрузки.

4) Защитное отключение по напряжению, току, температуре.

5) Предупредительная и аварийная сигнализация.

6) Выбор источника управления (аналоговые/дискретные входы и RS-485)

7) Ручное и автоматическое управление.

8) Управление по интерфейсу RS-485.

9) Встроенный ПЛК.

10) Прямое и реверсное вращение вала.

и др.

Более подробную информацию о преобразователе частоты можно найти в руководствах на официальном сайте.

Цифровой измеритель ОВЕН ИДЦ1 предназначен для измерения и регулирования различных физических величин, значение которых внешним датчиком может быть преобразовано в сигналы постоянного тока или напряжения. Прибор может быть использован для измерения и регулирования технологических процессов в различных отраслях промышленности, коммунального и сельского хозяйства. В нашем случае прибор может быть использован для отображения текущей частоты вращения асинхронного двигателя, либо тока.

Задание частоты может осуществляться 4 способами:

• С помощью панели оператора преобразователя частоты.

• С помощью потенциометра, который подключен к аналоговому входу частотного преобразователя и работает с унифицированным сигналом 0-10 В.

• С помощью калибратора токовой петли ОВЕН РЗУ-420, который также как и потенциометр подключен к аналоговому входу, но работает с унифицированным сигналом 4-20 мА.

• Удаленно, с помощью интерфейса RS-485.

Стенд имеет подключение к ПК, так как частотный преобразователь имеет интерфейс RS-485. Для прямого подключение к USB порту используется преобразователь интерфейсов ОВЕН АС4, который предназначен для взаимного преобразования сигналов интерфейсов USB и RS-485. Преобразователь позволяет подключать к промышленной информационной сети RS-485 персональный компьютер, имеющий USB-порт.