Промышленный контроллер.

Для возможности удаленного контроля и управления техническим процессом был выбран PC-совместимый промышленный контроллер WinCon/WinPAC LP-8141

Также с помощью этого контроллера можно контролировать режимы работы других механизмов, контроль наличия примисей в воздухе,

Таблица 3. Технические характеристики WinCon/WinPAC LP-8141

Конструкция
Конструкция:	Пластиковый корпус
Вид монтажа:	Монтаж на DIN рейку, Монтаж на стене
Процессор
Тип процессора:	PXA270
Максимальная частота процессора:	520 МГц
Память
Оперативная память:Установлено:	128 Мб
Энергонезависимая память: Установлено:	16 кб EEPROM
Электронный диск: Установлено:	48 Мб Flash
Интерфейс
Шина расширения: Слотов:	1
Последовательный интерфейс: Тип: Максимальная скорость:	RS232, RS48, 115200 Бит/сек
Ethernet: Число портов: Стандарты: Разъемы:	2 100BaseT RJ-45
USB: Число портов: Стандарты: Разъемы:	1 USB 1.1 1 x USB Type A
Встроенные порты ввода/вывода
USB:	1 Канал
Таймеры
Часы реального времени:	Да
Сторожевой таймер:	1.6 с
Кабели и разъемы
Разъемы: Питания:	Винтовые клеммы
Изоляция
Гальваническая изоляция: COM порты: Питание:	2500 В 3000 В
Управление и индикация
Индикаторы:	Светодиоды
Органы управления:	Кнопки управления
VGA: Максимальное разрешение: Интерфейс: Разъемы:	800x600 Аналоговый, VGA DB-15
Питание
Напряжение питания:	+10...+30В
Программное обеспечение
Программное обеспечение: Операционная система: Системное:	Linux Библиотека программирования
Условия эксплуатации
Условия эксплуатации: Температура: Влажность:	-25...+75 °С 5...95

Панель оператора

В качестве панели оператора выбрана панель Mitsubishi F920GOT-BBD5-K-E

Таблица 4. Технические характеристики Mitsubishi F920GOT-BBD5-K-E

Дисплей
Тип дисплея:	LCD STN
Размер экрана:
по диагонали:	2.6 "
высота х ширина:	30x60 мм
Конструкция
Вид монтажа:	Монтаж в панель
Степень защиты:	IP65
Оптические характеристики
Максимальное разрешение:	128x64
Количество цветов:	2
Интерфейсы
Тип интерфейсов:	RS-232, RS-422
Клавиатура
Алфавитно-цифровых клавиш:	26
Функциональных клавиш:	6
Встроенный контроллер
Flash память:	0.128 Мб
Часы реального времени:	Встроены
Питание
Диапазон входного напряжения питания:	постоянный ток, 4.25...5.75 В
Потребляемая мощность:	1.1 Вт (220 мА, 5 В)
Надежность
Наработка на отказ:	лампы подсвета, 5000ч
Условия эксплуатации
Температура, влажность	0...+50 °С, 35...85 %
Размеры и вес
Ширина х высота х глубина	134х106х35.5 мм
Вес	0,3 кг

Исполнительный механизм

В качестве исполнительного механизма выбран электропневматический позиционер

Siemens SIPART PS2.

Для контроля работы механизма установить дополнительный SIA-модуль (тревоги сигнализатора конечных положений)

Таблица 5. Технические характеристики Siemens SIPART PS2.

Регулирующий орган

Регулирующий орган (шибер) – П98005.02. Усиление на шибере равно 7 кН, толкающее усилие исполнительного механизма 1.4 -7 кН. Поэтому между шибером и выходным звеном исполнительного механизма нужно установить механический преобразователь (редуктор) с передаточным отношением, равным I = 7/4.

Структурная схема регулирования температуры

Выбор типоразмера, расчет редуктора и построение характеристик двигателя постоянного тока.

Выбираем параметры ДПТ в соответствии с заданным вариантом

ω_н= 0,73 (р/c)- Наибольшая скорость вращения исполнительного вала;

ε_н = 2,19 (р/c²)- Амплитуда ускорения исполнительного вала;

M_н = 24,7 Н м - Статистический момент на исполнительном валу;

J_н = 12,2 (кг м²) - Момент инерции нагрузки;

η = 0,97 - КПД первой ступени редуктора;

α = 4 - Допустимый коэффициент перегрузки ДПТ.

Требуемую мощность на валу оценим по соотношению:

Р_треб =(2 J_н ε_н +М_н) ω_н.

Получим - Р_треб = (2 12,2 2,19+24,7) 0,73=57,0 (Вт).

Выберем ближайший типоразмер ДПТ с номинальной мощностью Р_н>Р_треб. Данному условию удовлетворяет двигатель типа СЛ-521. Из справочных данных выпишем для выбранного двигателя следующие номинальные значения:

Р_n = 77 Вт - номинальная мощность двигателя

U_n = 110 В - номинальное напряжение якоря

I_n = 1,1 А - номинальный ток якоря

ω_n = 314 р/c - номинальная скорость якоря

J_я = 127 10^-6 кг м² - момент инерции якоря

r_я = 8,5 Ом - сопротивление якоря

d = 1,0E-02 м - диаметр вала двигателя

Рассчитаем номинальный момент, коэффициент противоЭДС обмотки якоря, момент потерь на валу и параметры якорной цепи двигателя.

Номинальный полезный момент двигателя,

М_{n =} Р_n / ω_n.

М_n = 77 /314 =245 10^-3 Н м

Коэффициент противоЭДС обмотки якоря:

С = (U_n - I_n r_я)/ ω_n.

С = (110-1,1 8,5)/314 = 321 10^-3 В с

Момент потерь на валу двигателя:

М_σ =[I_n (U_n -I_n r_я)-P_n] /ω_n.

М_σ = (1,1 (110-,1 8,5)-77)/314=107 10^-3 Н м

Момент с учетом потерь М_Σ = С I_n = 352 10^-3 Н м

Максимальное напряжение усилителя мощности U_ум и добавочный резистор R_доб, ограничивающий ток якоря при пуске, определяются путем совместного решения уравнений якорной цепи для пускового и номинального режимов:

U_уммах = αI_n (R_доб+r_я)

U_уммах = I_n R_доб+U_n

Отсюда:

R_доб = (U_n/(α I_n-r_я)))/( I_n /( 1-α I_n)).

R_доб = 22Ом и U_уммах= 134,2 В.