ДІАГНОСТИКА І НАЛАДКА ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ
Транскрипт
1 Проект «Інженерні кадри Зауралля» МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ ТА НАУКИ Укаїни федеральна державна освітня установа вищої професійної освіти «Курганський державний університет» Кафедра автоматизації виробничих процесів ДІАГНОСТИКА І НАЛАДКА ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ плині «Засоби автоматизації та управління» для студентів очної та заочної форм навчання напряму «Автоматизація технологічних процесів та виробництв» Курган 2014
4 та управління проводиться для оцінки їх технічного стану із зазначенням при необхідності місця, виду та причин виникнення дефектів [2]. Під технічним станом ТЗ розуміється сукупність їх внутрішніх властивостей, схильних до змін при виробництві та експлуатації, що характеризують відповідність або невідповідність якості ТЗ вимогам, встановленим експлуатаційно-технічною документацією. Технічний стан ТЗ характеризується певними ознаками, які у свою чергу залежать від кількісних та якісних характеристик властивостей окремих пристроїв. Внутрішні властивості ТС визначаються сукупністю властивостей взаємозалежних та взаємозалежних функціональних елементів, що входять до складу системи управління. Загальна кількість станів, у яких може бути система управління, визначається числом функціональних елементів та зв'язків між ними. Рисунок 1 Загальний вигляд лицьової панелі Переходи ТЗ з одного технічного стану до іншого є випадковими подіями. Тому будь-який стан ТЗ до проведення контролю та діагностики має деяку невизначеність, для розкриття якої 4
5 необхідно здійснити діагностування. Результатом контролю та діагностики маєбути висновок про технічний стан ТС системи управління. При вирішенні завдань контролю та діагностики шуканими є випадкові технічні стани елементів системи, а алгоритми функціонування вважаються заданими. При цьому передбачається, що контрольовані ТЗ можуть перебувати в кінцевій множині станів S. Цю множину можна розділити на два підмножини S і справних і S н несправних станів. Перехід ТЗ з одного стану до іншого, як правило, пояснюється виникненням у ній несправності. Підмножина S і справних станів включає всі стани, які дозволяють ТЗ виконувати покладені на них функції, тобто. стан працездатності. Перехід з одного стану в інший у підмножині S і може пояснюватися виникненням несправностей у ТЗ, які, однак, не призводять до втрати працездатності, тобто. не викликають переходу ТЗ за технічним станом у підмножину S н несправних станів. Для ТС систем управління технологічними об'єктами підмножина S і часто включає єдиний стан, що відповідає справності всіх елементів системи. Підмножина S н несправних станів включає всі стани, відповідні виникненню в ТЗ несправності, що призводить до втрати їх працездатності. Потужність підмножини визначається кількістю несправностей, які можна виявити за відповідними ознаками. Така класифікація технічних станів ТЗ дозволяє розділити процес контролю та діагностики на два етапи. На першому етапі встановлюється належність ТЗ станом до одного з підмножин S і або S н. Цю процедуру називають перевіркою справності МС. Аналіз станів МС у підмножині S і дозволяє встановити характер зміни ступеня їх працездатності та в ряді випадків передбачити момент переходустану системи управління в підмножину S н, а отже, здійснити прогнозування стану ТС. На другому етапі визначають, в якому зі станів підмножини S н знаходиться контрольовані ТС. Цей етап може бути названий виявленням несправності. 2.2 Структура системи діагностики технічних засобів Процес діагностування є багаторазову подачу на об'єкт діагностування певних впливів, багаторазове вимірювання та аналіз відповідей (реакцій) об'єкта на ці впливи. Залежно від способу подачі на об'єкт діагностування перевірочних впливів розрізняють системи тестового та функціонального діагностування. У цій лабораторній роботі використовується система функціонального діагностування 5
6 Системи функціонального діагностування використовують як перевірочні дії робочі сигнали. Ці дії відповідають робочим алгоритмам функціонування об'єкта діагностування і що неспроможні вибиратися довільно. Системи функціонального діагностування застосовуються, зазвичай, у процесі експлуатації системи управління. p align="justify"> При пошуку несправностей систему управління зазвичай представляють у вигляді функціональної моделі або функціонально-логічної схеми. Функціональна модель відрізняється від структурної схеми вибором первинних функціональних елементів. Під функціональним елементом розуміють частину об'єкта діагностування (вузол, блок, пристрій, окремий елемент), яка може бути лише в одному з двох станів: справна або несправна. При побудові структурної схеми виходять із закономірностей робочих процесів у діагностованих ТЗ, у той час як при побудові функціональної моделі виходять із заданої точності локалізації несправностей з урахуванням конструктивних особливостей ТЗ. При побудовіфункціональних моделей необхідно керуватися такими правилами: у кожному функціональному елементі повинні бути відомі значення (номінальні, допуски) вхідних та вихідних параметрів, їх функціональна залежність та спосіб контролю; при виході з допустимих меж хоча б одного із вхідних сигналів з'являється вихідний сигнал, який також виходить із допустимих меж; функціональний елемент моделі об'єкта діагностування вважається несправним, якщо при всіх вхідних сигналах, що лежать у допустимих межах, на його виході з'являється сигнал, значення якого виходять із допустимих меж; значення зовнішніх вхідних сигналів завжди перебувають у межах допусків; якщо вихідний сигнал i-го функціонального елемента є вхідним для j-го функціонального елемента, значення цих сигналів збігаються; лінії зв'язку між функціональними елементами є абсолютно надійними; будь-який первинний функціональний елемент моделі може мати лише один вихідний сигнал при довільній кінцевій кількості вхідних сигналів. Функціональна модель виконується у вигляді графічної схеми, де кожен функціональний елемент позначається прямокутником з деякою кількістю вхідних стрілок (вхідних сигналів) і однією вихідною стрілкою (вихідним сигналом). Вихід будь-якого функціонального елемента можна з'єднувати з будь-яким числом входів, тоді як вхід будь-якого елемента може бути з'єднаний лише з одним виходом. Входи, які не з'єднані з жодним виходом, називаються зовнішніми. Вони передають зовнішні впливи на об'єкт, що діагностується. Зовнішні дії позначаються X ij де i - номер функціонального елемента, j - номер входу цього елемента. Виходи функціональних елементів позначаються Z i де i - номер функціонального елемента. 6
9 Як правило, для всіх фізичних параметрів ТЗвідомі допустимі межі їхньої зміни. Отже, контроль працездатності складатиметься з контролю параметрів, яких залежать основні функції. Якщо якась основна функція не виконується, виникає завдання пошуку несправності. У цьому випадку параметр, значення якого вийшли за межі допусків, слід вважати функцією деяких інших параметрів, які є фізичними параметрами дрібніших пристроїв або суміжних конструктивних елементів. Продовжуючи аналогічні міркування, складається схема контролю працездатності та пошуку несправностей. Розглянемо складання алгоритму пошуку несправностей з прикладу технічних засобів системи управління та захисту трифазного асинхронного електродвигуна. Основною функцією даної системи є забезпечення пуску та гальмування електродвигуна. Ця функція виконується, якщо за наявності напруги в силовій мережі із заданими параметрами змінюватиметься стан силового комутаційного пристрою. У процесі контролю зазначеного стану приймається рішення про справність чи несправність силового контуру та контуру управління системи. Послідовно контролюючи сигнали контурів, діагностуючи окремі ділянки, можна визначити несправний пристрій. Схема (алгоритм) пошуку несправностей технічних засобів системи управління представлена на малюнку 3. На даному малюнку виходи функціональних елементів позначені Z i, де i - номер функціонального елемента, рішення про справність i го елемента системи Р i : Р 0 система справна; Р 1 несправні силові контакти; Р 2 несправна кнопка "Пуск"; Р 3 несправна обмотка; Р 4 несправна кнопка "Стоп"; Р 5 несправна частина теплового реле, що сприймає; Р 6 несправні допоміжні контакти магнітного пускача; Р 7 несправні контакти, що розмикаютьтеплового реле; Р 8 несправні світлові індикатори. 3 ВИХІДНІ ДАНІ ДЛЯ ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ 3.1 Схема пуску, реверсу та гальмування трифазного асинхронного електродвигуна У лабораторній роботі використовуються такі елементи: автоматичний вимикач QF1; контактори КМ1, КМ2; кнопки управління "Вперед", "Стоп", "Назад"; світлові індикатори "Вперед", "Стоп", "Назад"; блок моделювання несправностей; 9
11 цифровий мультиметр; асинхронний електродвигун Ml. У цьому роботі досліджується система управління асинхронним двигуном з можливістю реверсу [3, 4]. Силова частина схеми управління асинхронним двигуном з можливістю реверсу представлена малюнку 5. На малюнку 5 виділено елементи автоматичного вимикача QF1 і контакторів КM1 і КМ2. Літерами та цифрами позначені клеми відповідні позначенням на лицьовій панелі Рисунок 5 Силова схема управління асинхронним двигуном з можливістю реверсу 3.1 Схема контуру управління Схема контуру управління асинхронним електродвигуном з можливістю реверсу представлена на малюнку 6. На малюнку 6 виділені елементи контакт. При натисканні кнопки Вперед подається напруга на обмотку управління контактора КМ1. Силові контакти КM1 замикаються і двигун подається напруга. При цьому нормально замкнутий контакт «61-62» контактора КМ1 розмикається, що при одночасному натисканні кнопки «Назад» запобігає включенню контактора КМ2. При натисканні кнопки «Стоп» відбувається зняття напруги з обмотки контактора KM1, що управляє. Силові контакти КМ1 розмикаються, і двигун зупиняється. При натисканні кнопки «Назад» подається напруга на обмотку контактора КМ2, що управляє. Силові контакти КМ2 замикаються і двигун подається напруга. При цьому нормально замкнутий контакт "61-62"контактора КМ2 розмикається, що при одночасному натисканні кнопки «Вперед» запобігає включенню контактора КМ1. При натисканні кнопки «Стоп» відбувається зняття напруги з обмотки, що управляє контактора КМ2. Силові контакти КМ2 розмикаються, і двигун зупиняється. 11
12 Малюнок 6 Схема керування асинхронним двигуном з можливості реверсу 4 ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ Лабораторна робота виконується в наступному порядку: 1 Використовуючи комплект з'єднувальних проводів, зібрати електричну схему відповідно до малюнків 5 і 6й. 3 Увімкніть автоматичний вимикач QF1. 4 Натиснути кнопку «Вперед», електродвигун запуститься, запам'ятати напрямок обертання. 5 Натиснувши кнопку «Стоп», двигун зупиниться. 6 При натисканні кнопки "Назад" електродвигун повинен зробити реверс. 7 Натисніть кнопку "Стоп". 8 Викладачем вводиться несправність шляхом перемикання у верхнє положення тумблерів SA1 SA6 блоку моделювання несправностей. 9. Увімкнути мультиметр та встановити режим вимірювання електричного опору (регулятор переключити у положення «Ω»). 10 Відповідно до алгоритму пошуку несправності, наведеного в розділі 2.3, за допомогою мультиметра визначити несправність у силовому контурі або контурі керування системи. 11 Після закінчення роботи вимкніть автоматичні вимикачі. 5 ЗМІСТ ЗВІТУ 1 Електричні принципові схеми силового контуру та контуру управління. 12
13 2 Схема пошуку несправностей у системі керування та докладний опис алгоритму пошуку. 3 Опис несправностей у системі керування, виявлених під час проведення лабораторної роботи. 4 Висновки про виконану роботу. 6 КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ 1 Що розуміється під терміном «технічний стан МС»? 2 ЯкимиПараметрами характеризується технічний стан системи? 3 З яких етапів складається процес діагностики технічних засобів? 4 Назвіть методи використання діагностичної інформації та дайте коротку характеристику кожного з них. 5 Дайте характеристику алгоритму, який застосовується для діагностики технічних засобів системи керування та захисту трифазного асинхронного електродвигуна. 6 Яким є призначення замикаючих контактів КМ1 і КМ2, включених паралельно кнопкам «Вперед»? 7 За яких умов відбувається увімкнення світлових індикаторів? 8 Пояснити роботу системи керування під час пуску асинхронного електродвигуна. 9 Поясніть роботу системи керування при вимкненні асинхронного електродвигуна. 10 Як використовується цифровий мультиметр у лабораторній роботі? СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ 1 Лабораторний стенд «Електромонтаж та налагодження релейно-контакторної схеми керування двошвидкісним асинхронним двигуном з короткозамкненим ротором»: Технічний опис. Челябінськ: Учтех-Профі, с. 2 Леонов А.І., Дубровський Н.Ф. Основи технічної експлуатації радіоелектронної апаратури М: Леніздат, с. 3 Алієв І.І. Електричні апарати: Довідник М.: РадіоСофт, с. 4 Електричні та електронні апарати: Підручник для вузів / За ред. Ю.К.Розонова. М.: Інформелекто, с. 13
14 Сбродов Микола Борисович ДІАГНОСТИКА ТА НАЛАДКА ТЕХНІЧНИХ ЗАСОБІВ СИСТЕМИ УПРАВЛІННЯ Методичні вказівки до виконання лабораторної роботи з дисципліни «Засоби автоматизації та управління» для студентів очної та заочної форм навчання напряму «Автоматизація технологічних процесів та виробництв8 6 Папір тип. 1 Друк цифровий Уст.печ.л. 1,0 Уч.-вид.л. 1,0 Замовлення 43 Тираж 50 Не для продажу Редакційно-видавничий центрКДУ, м. Курган, вул. Гоголя, 25. Курганський державний університет. 14