6 Существующая система управления мехатронной системой
Импульсный энкодер, установленный на электропривод моталки, определяет угловую скорость моталки. Заранее зная диаметр барабана, на который наматывается линия, и толщину линии, ПО рассчитывает длину смотанной линии, количество витков и текущий диаметр рулона.
Электронные весы, представляющие собой тензометрические датчики, определяют массу рулона в режиме реального времени.
Импульсный энкодер, тензодатчики, датчики температуры, давления, уровня масла, ограничительный датчик диаметра рулона и т.п. отправляют сигналы на привод настенного монтажа ACS800. А он с другими настенными приводами и компьютерами соединён в общую сеть. С компьютера через специальное ПО (рисунок 4), и имея соответствующие права, можно управлять различными системами, в том числе моталкой.
Рисунок 4 ‑ Компьютерный интерфейс управления моталкой
Данная программа передаёт команды оператора на систему управления ACS800, которая управляет электрическими цепями.
Возле моталки находится локальная панель управления моталки №1 LP 370. Данная панель позволяет оператору управлять следующими типами функций:
общие;
отклоняющий тянущий ролик №1;
ленточный транспортёр;
подъёмный ролик №1;
моталка №1;
ремённый захлёстыватель;
тележка подачи рулона №3;
выключатель полосы;
нижняя линия;
отклоняющее устройство.
Управление двигателем основано на методе непосредственного регулирования крутящего момента (DTC), т.е. векторном управлении (рисунок 5). Токи двух фаз и напряжение звена постоянного тока измеряются и используются для управления. Регулировка третьей фазы измеряется для защиты от замыканий на землю.
Рисунок 5 ‑ Принципиальная схема векторного управления
Главная идея векторного управления заключается в том, чтобы контролировать не только величину и частоту напряжения питания, но и фазу. Другими словами контролируется величина и угол пространственного вектора. Векторное управление в сравнении со скалярным обладает более высокой производительностью. Векторное управление избавляет практически от всех недостатков скалярного управления.
Преимущества векторного управления:
высокая точность регулирования скорости;
плавный старт и плавное вращение двигателя во всем диапазоне частот;
быстрая реакция на изменение нагрузки: при изменении нагрузки практически не происходит изменения скорости;
увеличенный диапазон управления и точность регулирования;
снижаются потери на нагрев и намагничивание, повышается КПД электродвигателя.
К недостаткам векторного управления можно отнести:
необходимость задания параметров электродвигателя;
большие колебания скорости при постоянной нагрузке;
большая вычислительная сложность.
7 Требования, предъявляемые к системе управления мехатронной системой
Управление прокатным оборудованием должно быть дистанционным. Пульты управления должны удовлетворять требованиям ГОСТ 12.2.049-80, 12.2.032-78.
Компоновка органов управления на пультах должна соответствовать установленному для прокатного оборудования порядку выполнения операций.
Форма и размеры органов управления и зажимных рукояток, а также усилия, прилагаемые к ним, должны соответствовать ГОСТ 21752-76 и ГОСТ 12.2.009-99.
Кнопки, кнопочные переключатели и кнопочные пульты управления должны соответствовать ГОСТ Р 50030.5.1-99, рычаги и рычажные переключатели – ГОСТ 21753-76.
Кнопки аварийного отключения оборудования следует установить вблизи постоянных рабочих мест или часто обслуживаемых опасных узлов для быстрого воздействия на них.
Рукоятки и рычаги управления должны быть снабжены фиксаторами, исключающими их самопроизвольное или случайное включение.
Индикатор, дублирующий табло обжатия в системе управления прокатным стоном, должен находиться в основном информационном поле оператора.
Посты управления должны быть расположены в местах с хорошим сектором обзора обслуживаемого оборудования или должны быть оборудованы устройствами, обеспечивающими обзор участков рабочего пространства.
Пульты управления должны оборудоваться избирательной системой связи для ограждения операторов от излишней информации. Не следует устанавливать на рабочем месте более одного источника речевой сигнализации.
Для предотвращения случайного включения агрегатов при их осмотре и ремонте пусковые устройства должны быть оснащены жетоном-биркой или жетоном-биркой и ключом-биркой.