Автоматизований електропривод пасажирського ліфта в умовах навчально-дослідної лабораторії

РЕФЕРАТ

Дипломна робота містить: ____ с., ___ рис., ___ табл., __ додатки, __ посилань.

Об'єкт дослідження – автоматизований електропривод пасажирського ліфта в умовах навчально-дослідної лабораторії.

Мета роботи – комп’ютеризація фізичної моделі ліфта в умовах навчально-дослідної лабораторії «Керування електромеханічними системами».

У даній роботі розглянутий один із способів комп’ютеризації фізичних моделей лабораторних установок за допомогою якості програмного забезпечення SCADA-системи zenon 6.51.

Для автоматизації ліфта був розрахований та вибраний асинхронний двигун з к. з. ротором серії 4А80А6. Розраховані його статичні, динамічні та енергетичні характеристики.

Таким чином обґрунтований вибір системи перетворювач частоти – асинхронний двигун, створена математична модель, побудовані та проаналізовані графіки перехідних процесів системи.

Зміст

ВСТУП

2 РОЗРОБКА ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СХЕМИ ТА ВИБІР ОБЛАДНАННЯ

2.1 Розробка функціональної схеми

2.2 Вибір перетворювача частоти

2.3 Вибір, налаштування та підключення обладнання для системи візуалізації дистанційного керування

3 ДОСЛІДЖЕННЯ СТАТИЧНИХ РЕЖИМІВ РОБОТИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДУ ЛІФТОВОЇ УСТАНОВКИ

3.1 Розрахунок потужності двигуна ліфтової установки

3.2 Розрахунок параметрів схеми заміщення АД

4 ДОСЛІДЖЕННЯ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМАТИЗОВАНОГО ТЕХНОЛОГІЧНОГО КОМПЛЕКСУ

4.1 Структурна схема матиматичної моделі

4.2 Аналіз динамічних характеристик системи електроприводу ліфта

5 ПРОГРАМНО-АЛГОРИТМІЧНЕ ЗАБЕСПЕЧЕННЯ КОМП’ЮТЕРІЗАЦІЇ ФІЗИЧНОЇ МОДЕЛІ ЛІФТА

5.1 Обґрунтування програмного забезпечення

5.2 Розробка системи візуалізації дистанційного керування

5.3 Розробка програми керування фізичною моделлю ліфта

6.ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ВПРОВАДЖЕННЯ КОМП’ЮТЕРИЗОВАНОЇ ФІЗИЧНОЇ МОДЕЛІ ЛІФТА У НАВЧАЛЬНИЙ ПРОЦЕС

6.1 Розрахунок витрат на матеріали та покупні вироби

7 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА У НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ

7.1 Техніка безпеки при роботі з ліфтовим обладнанням

7.2 Розрахунок необхідного природнього освітлення для навчальної дослідної лабораторії «Керування електромеханічними системами»

8 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА У НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ

8.1 Техніка безпеки при роботі з ліфтовим обладнанням

ВИСНОВКИ

ДОДАТКИ

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ВСТУП

Завдання, яке вирішується в дипломній роботі, відноситься до класу задач оптимізації управління найбільш поширеною моделлю пасажирських ліфтів вантажопідйомністю 320/350 кг і швидкістю руху кабіни 0,71 м / с (число ліфтів даної моделі становить близько 70% відсотків існуючого ліфтового парку України). Всього в Україні налічується 100 тисяч ліфтів.

Актуальність даної теми пояснюється відродженням промислового комплексу України, появою потреби у виробництві нових пристроїв за рахунок впровадження передових технологій, що забезпечують більш якісні характеристики продукції, що випускається, високий рівень культури виробництва, охорони праці та техніки безпеки.

Завданням цієї роботи є комп’ютеризація фізичної моделі ліфта в умовах лабораторії і впровадження його в навчальний процес. Буде викладена робота пристрою управління ліфтом і проведені всі необхідні роботи з модернізації існуючого стенда вантажного підйомника. Новий стенд потрібен для точного відображення роботи пасажирського ліфта, навчання майбутніх електромеханіків роботі пасажирського ліфта.

2 РОЗРОБКА ФУНКЦІОНАЛЬНОЇ СХЕМИ ТА ВИБІР ОБЛАДНАННЯ

2.1 Розробка функціональної схеми

На рисунку 2.1 приведена функціональна схема фізичної моделі лабораторного стенду ліфтової установки, що включає до свого складу дві системи ЕП:

– Дводвигунний ЕП складається з асинхронного двигуна АД і двигуна постійного струму ДПТ з незалежною обмоткою збудження ОЗ;

– Частотно-регульований ЕП, що складається з АД і перетворювача частоти ПЧ.

Вибір системи ЕП здійснюється блоком комутації БК1. Подача харчування на силові кола АТ і ДПТ здійснюється автоматичним вимикачем QF1. Комутація силових ланцюгів АТ і ДПС здійснюється за допомогою відповідних блоків, а саме блоку комутації БК2 і блоку комутації опорів БПС. Контроль струму в силовому ланцюзі ДПС і струму ОЗ проводиться амперметрами А. Контроль частоти обертання ЕП ліфта проводиться тахометром п, затискачі якого підключені до тахогенератором ТГ, розташованого на одному валу з ЕП підйомника.

Рисунок 2.1 – Функціональна схема лабораторного стенду ліфтової установки

2.2 Вибір перетворювача частоти

В якості перетворювача частоти використаємо ПЧВ102-1К5-В загальний вигляд та технічні дані якого приведені на рисунку 2.2 та таблиці 2.1 відповідно. Також на рисунку 2.3 наведена схема підключення електродвигуна та мережевих дротів.

Рисунок 2.2 – Зовнішній вид перетворювача частоти ПЧВ102-1К5-В

Таблиця 2.1 – Технічні дані перетворювача частоти ПЧВ102-1К5-В

Серія	102-1К5-В
Потужність	1,50 кВт
Напруга на вході	3-ф/380 В
Напруга на виході	3-ф/380 В
Номінальний струм	3,4 А
Вихідна частота, ГЦ	0…200 Гц(VC), 0…400 (U/F)
Цифрові входи, в тому числі імпульсні	5 1
Аналогові входи Аналогові виходи	2(1 U/I, 1 I)1 I

Продовження таблиці 2.1

Протокол RS-485	Modbus RTU
Вбудовані джерела живлення	10 В/15 мА, 24 В/130 мА
Клас захисту корпусу	IP20
Віброміцність	0.7g
Максимальна відносна вологість	95 % без конденсации влаги
Діапазон робочих температур	0 ... 40 С при номінальному вихідному струмі -10 ... + 50 С зі зниженням вихідного струму
Температура при зберіганні і транспортуванні	-20…+70 С
Максимальна довжина екранованого кабелю двигуна	15 м
Максимальна довжина неекранованого кабелю двигуна	50 м 150% (60 c)
Перевантажувальна здатність	150% (60 c)
Гальмівний ключ	є, від 1,5 кВт

Рисунок 2.3 – Підключення електродвигуна (кабель А, клеми «Motor») і мережевих дротів (кабель Б, клеми «Mains»)

2.3 Вибір, налаштування та підключення обладнання для системи візуалізації дистанційного керування

2.3.1 Відомості про інтерфейс RS–485

Стандарт RS–485 – це номер стандарту, вперше прийнятого Асоціацією електронної промисловості (EIA). Зараз цей стандарт має назву TIA/EIA–485 Electrical Characteristics of Generators and Receivers for Use in Balanced Digital Multipoint Systems (Електричні характеристики передавачів і приймачів, що використовуються в балансних цифрових багатоточечних системах). У народі RS–485 – це назва популярного інтерфейсу, використовуваного в промислових АСУТП для з'єднання контролерів та іншого обладнання. Головна відмінність RS–485 від також широко поширеного RS–232 – можливість об'єднання декількох пристроїв.

Інтерфейс RS–485 забезпечує обмін даними між кількома пристроями по одній двухпровідної лінії зв'язку в полудуплексном режимі. Широко використовується в промисловості при створенні АСУ ТП. Швидкість і дальність інтерфейсу RS–485 забезпечує передачу даних зі швидкістю до 10 Мбіт/с. Максимальна дальність залежить від швидкості: при швидкості 10 Мбіт/с максимальна довжина лінії – 120 м, при швидкості 100 кбіт/с – 1200 м.

Кількість пристроїв, що підключаються до однієї лінії інтерфейсу, залежить від типу застосованих в пристрої прийому-передавачів. Один передавач розрахований на управління 32 стандартними приймачами. Випускаються приймачі з вхідним опором 1/2, 1/4, 1/8 від стандартного. При використанні таких приймачів загальне число пристроїв може бути збільшено відповідно: 64, 128 або 256.

Стандарт не нормує формат інформаційних кадрів і протокол обміну. Найбільш часто для передачі байтів даних використовуються ті ж фрейми, що і в інтерфейсі RS–232: стартовий біт, біти даних, біт паритету (якщо потрібно), стоповий біт. Протоколи обміну в більшості систем працюють за принципом "ведучий" – "ведений". Один пристрій на магістралі є провідним (master) і ініціює обмін посилкою запитів підлеглим пристроїв (slave), які розрізняються логічними адресами. Одним з популярних протоколів є протокол Modbus RTU.

Тип з'єднувачів і розпаювання також не обумовлюються стандартом. Зустрічаються з'єднувачі DB9, клемні з'єднувачі й т.д.

На рисунку 2.4 зображено локальна мережа на основі інтерфейсу RS–485, що об'єднує кілька приймально-передавачів. При підключенні слід правильно приєднати сигнальні ланцюга, зазвичай звані А і В. Переполюсовка не страшна, але пристрій працювати не буде.

Рисунок 2.4 – Локальна мережа на основі інтерфейсу RS–485

1-сигнальна лінія RS-485 (вита пара);

2- провід вирівнювання потенціалів;

3- екран (якщо використовується екранний кабель).

Вита пара є оптимальним рішенням для прокладки мережі, оскільки має найменшим паразитним випромінюванням сигналу і добре захищена від наведень. В умовах підвищених зовнішніх перешкод застосовують кабелі з екранованої кручений парою, при цьому екран кабелю з'єднують із захисною "землею" пристрою.

Термінальні резистори забезпечують узгодження "відкритого" кінця кабелю з рештою лінією, усуваючи відображення сигналу. Номінальний опір резисторів відповідає хвильовому опору кабелю, і для кабелів на основі кручений пари зазвичай становить 100 – 120 Ом. Наприклад, широко поширений кабель UTP–5, використовуваний для прокладки Ethernet, має імпеданс 100 Ом. Спеціальні кабелі для RS–485 марки Belden 9841... 9844 – 120 Ом. Для іншого типу кабелю може знадобитися другий номінал.

2.3.2 Відомості про модуль дискретного виводу ОВЕН МУ110–16Р та модуль дискретного вводу ОВЕН МУ110–16Д

Прилади призначені для управління за сигналами з мережі RS–485 вбудованими дискретними ВЕ, використовуваними для підключення виконавчих механізмів з дискретним управлінням.

Вбудовані ВЕ можуть працювати в режимі ШІМ.

Технічні характеристики приладу

МУ110 працює в мережі RS–485 по протоколах ОВЕН, ModBus – RTU, ModBus – ASCII, DCON.

Тип протоколу визначається приладом автоматично.

МУ110 не є Майстром мережі, тому мережа RS–485 повинна мати Майстер мережі,наприклад, ПК із запущеною на ньому SCADA-системою, контролер або регулятор.

Конфігурування МУ110 здійснюється на ПК через адаптер інтерфейсу RS–485/RS–232 абоRS-485/USB (наприклад ОВЕН АСЗ–М або АС4) за допомогою програми «Конфігуратор М110»,входить в комплект поставки.

Основні технічні характеристики МУ110 наведені в таблицях 2.2 і 2.3.

Таблиця 2.2– Технічні характеристики МУ110

Найменування

Значення

Напруга живлення:

МУ110–220.16Р (К)

МУ110–24.16Р (К)

МУ110–224.16Р (К)

90... 264 В змінного струму

(Номінальна напруга 220 В)

частотою 47... 63Гц;

18... 29 В постійного струму

(Номінальна напруга 24 В)

90... 264 В змінного струму

(Номінальна напруга 220 В);

частотою 47... 63Гц або

20... 375 В постійного струму (номінальна напруга 24 В)

Продовження таблиці 2.2

Споживана потужність, ВА, не більше МУ110–220.16Р (К) МУ110–24 (224) 16 Р (К)	6 12 12
Кількість дискретних вихідних елементів	16
Тип дискретних вихідних елементів	Див. таблицю 2.2
Інтерфейс зв'язку з комп'ютером	RS–485
Максимальна швидкість обміну по інтерфейсу RS–485, біт/сек	115200
Протокол зв'язку, який використовується для передачі інформації	ОВЕН; ModBus-RTU; ModBus–ASCII; DCON
Ступінь захисту корпусу	IP20
Габаритні розміри приладу, мм	(63х110х73) ± 1
Маса приладу, кг, не більше	0,5
Середній термін служби, років	8

Таблиця 2.3 – Технічні характеристики МУ110

Позначення/Найменування

комутований струм

реле електромагнітне

3А при напрузі не більше 250 В 50 Гц та cos > 0,4 або 3 А при постійній напрузі не більше 30 В

оптопара транзисторна

n–р–n типу, відкритий

колектор

400 мА при напрузі не більше 60 В

постійного струму

Конструкція прибору

Прилад випускається в пластмасовому корпусі, призначеному для кріплення на DIN–рейку шириною 35 мм або на стіну.

По верхній і нижній сторонам приладу розташовані ряди клем «під гвинт»,призначених для підведення проводів живлення, інтерфейсу RS–485, підключення до ВЕ.

Рознімна конструкція клем приладу дозволяє здійснювати оперативну заміну приладу без демонтажу підключених до нього зовнішніх ліній зв'язку

На лицьовій панелі приладу розташовані світло-діоди:

– «Виходи 1... 16», що показують постійним світінням включення ВЕ;

– «RS–485», що сигналізує миготінням про передачу даних приладом;

– «Харчування», що світиться при включенні харчування;

– «Аварія», що світиться, якщо обмін по мережі RS–485 був відсутній неприпустимо довгий.

Рисунок 2.5 – Схема підключення модулю дискретного виводу ОВЕН МУ110–16Р до ВЕ типу електромагнітне реле

Рисунок 2.6 – Схема підключення модулю дискретного вводу ОВЕН МУ110–16Д

Рисунок 2.7 – Габаритне креслення

Рисунок 2.8 – Схема підключення модулів вводу/виводу ОВЕН МУ110–16Д та ОВЕН МУ110–16Р до лабораторного стенду через SCADA-систему.

2.3.3 Ноутбук HP-15-d000sr(F7R82EA)

Таблиця 2.4 – Технічні параметри ноутбуку HP-15-d000sr(F7R82EA)

Технічні параметри
Процессор	Intel Celeron N2810 (2.0 ГГц)
Дисплей
Розмір по діагоналі	15,6 "
Роздільна здатність	1366x768
Пам'ять
ОЗУ	4 ГБ RAM
Пам'ять користувача	500 ГБ
Оптичні характеристики
Кількість відображуваних колірних відтінків	64000
Таймери
Годинник реального часу	Так

Продовження таблиці 2.4

Інтерфейси
Інтерфейси	: 1CAN; 1RS–232; 1RS–485; 2USB;
Інтерфейси	Ethernet 10/100BaseX–T (RJ45)
Електричні характеристики
Напруга	220 В змін. струму

HMI/SCADA – система zenon: найсучасніше програмне забезпечення для

візуалізації, управління та збору даних.

SCADA-система zenon є основним продуктом австрійської компанії COPA-DATA GmbH. Розроблена в середині 80-х років, вона була першим комплексним рішенням графічної візуалізації для Windows–систем. Завдяки постійній модернізації, вдосконалення та впровадження новітніх технологій zenon займає лідируючі позиції на ринку HMI/SCADA-систем.

Визначальні особливості zenon:

інтуїтивно зрозумілий інтерфейс (навіть без попередньої підготовки розробник може ефективно створювати проекти).
відкрита архітектура (можливість використання при розробці незалежних зовнішніх програм, створення VBA – макросів, збереження онлайн і архівних даних в базі MS SQL Server, застосування технології ActiveX).
автоматичне проектування (завдяки наявності великої кількості шаблонів стандартних зображень (тривоги, події, тренди, і т. д.) і користувальницьких форм–майстрів, проектування може здійснюватися в автоматичному режимі).
широкі комунікаційні можливості (завдяки наявності більше 300 розроблених драйверів zenon без проблем може підключатися до найбільш поширеного устаткуванню. Редактор системи підтримує велику кількість інтерфейсів і комунікаційних протоколів. За допомогою спеціальної технології існує можливість по мережі передавати runtime-файли на віддалену цільову станцію.
гнучкість системи (технологія XML дозволяє імпортувати/експортувати в систему управління як окремі частини проекту, так і весь проект. Розширення системи здійснюється без необхідності змінювати або переробляти існуючий проект).

Zenon повністю вирішує всі можливі завдання, які ставляться перед HMI/SCADA–системами. Дозволяє здійснювати зручне і наочне управління, чітка взаємодія всіх інженерних комплексів, автоматичну адаптацію, інтелектуалізацію режимів роботи підсистем. Базується на стандартних відкритих технологіях і пропонує величезний набір простих у використанні графічних функцій для побудови систем візуалізації.

Висновки до розділом:

В даному розділі дипломної роботи була розроблена функціональна схема автоматичної системи управління технологічним процесом та проведений вибір обладнання необхідний для комп’ютеризації фізичної моделі ліфта.

3 ДОСЛІДЖЕННЯ СТАТИЧНИХ РЕЖИМІВ РОБОТИ АВТОМАТИЗОВАНОГО ЕЛЕКТРОПРИВОДУ ЛІФТОВОЇ УСТАНОВКИ

3.1 Розрахунок потужності двигуна ліфтової установки

Розрахунок потужності слід розпочинати з аналізу діаграми неврівноваженості рухомих частин ліфту, яка будується по всій висоті підйому кабіни.

Неврівноваженість рухомої частини системи не залежить від напрямку руху кабіни, а змінюється по висоті майже по лінійному закону.

Неврівноваженість визначається при навантаженій номінальним вантажем та не навантаженій кабіні для нижньої і верхньої відміток її зупинки, які розраховуються за формулами:

; (3.1)

; (3.2)

де – вага противаги, кг;– вага кабіни;

В нашому випадку вага кабіни не змінюється, тому розрахунок буде проводитися тільки при ненавантаженій кабіні для нижньої і верхньої відміток її зупинки.

Дані для розрахунку наведені в таблиці 3.1

Таблиця 3.1 – Технічні дані підйомника

Швидкість підйому, м/с	0,8	ККД лебідки	0,6
Номінальна вантажопідйомність, кг	49	Радіус барабана, м	0,12
Вага кабіни, кг	68,6	Висота підйому, м	2,25
Вага противаги, кг	98	Число циклів через, год	20

Підставивши їх у формули отримаємо:

Н;

Тепер відмічаємо на діаграмі неврівноваженості (рис 3.1) отримані результати.

Отримана діаграма має дві ділянки , . Кожна з них характеризується середньою неврівноваженістю та .

Визначаємо, що; .

Рисунок 3.1 – Діаграма неврівноваженості ліфту

Далі визначаємо статичне навантаження ліфту за формулою:

; (3.3)

Н;

Визначивши статичне навантаження визначаємо статичну потужність:

; (3.4)

;

де – швидкість підйому кабіни, – коефіцієнт запасу, приймається (1,1-1,2).

Далі слід уточнити потужність з врахуванням тривалості включення ліфта:

; (3.5)

де – фактична тривалість включення,– найближча фактична тривалість включення по стандартному ряду, – відношення постійних втрат двигуна до змінних.

Так, як розглядається лабораторний стенд то приймемо, що:

;

Тоді формула врахування тривалості включення ліфта буде мати вигляд:

; (3.6)

Далі підставляємо числа:

Відповідно до розрахованої потужності обираємо АД з к.з ротором серії 4А80А6, технічні дані якого наведені в таблиці 3.2.

Таблиця 3.2 – Технічні дані обраного двигуна

Номінальна напруга живлення В	380
Номінальна потужність кВт	0,75
Номінальне ковзання %	0,084
об/хв	916
Номінальний струм	2,23
Опір статора Ом	12,2
Опір ротора Ом	8,8
Індуктивний опір статора Ом	11,8
Індуктивний опір ротора Ом	10,7
КПД , %	0,69
Коефіцієнт потужності	0,74
Кратність пускового струму	4
Кратність пускового моменту	2
Кратність максимального моменту	2,2
	0,00310
Число пар полюсів р	3

3.2 Розрахунок параметрів схеми заміщення АД

Враховуючи специфіку розрахунку параметрів АД, застосовують Т – подібну схему заміщення (рис. 3.2), в якій нехтують активним опором ланцюга намагнічування. Розрахунок параметрів даної схеми заміщення аналогічний розрахунку Г – образної схеми.

Рисунок 3.2 – Т-подібна схема заміщення АД

Одними з основних параметрів, що характеризують номінальний режим асинхронного двигуна, є номінальні значення наведеного струму ротора і намагнічує струму.

Враховуючи те, що при переході від ідеального холостого ходу до номінального режиму магнітний потік практично не змінюється, приймаємо рівним струму холостого ходу ,

Вимірювання при роботі двигуна без навантаження на валу.

Визначимо значення , використовуючи паспортні дані наведені в таблиці 3.2, номінального струму статора , кратності максимального моменту , та номінального коефіцієнта потужності .

На підставі векторної діаграми і основних співвідношень АД, а також враховуючи рівняння для критичного ковзання.

; (3.7)

де – номінальне ковзання АД, – кратність максимального моменту.

Визначення номінального значення наведеного струму ротора:

(3.8)

Визначення струму намагнічування:

; (3.9)

Визначимо відсутні дані АД по Т- подібній схемі заміщення (рис 3.2), паспортні дані якого наведені в таблиці 3.2.

Визначимо індуктивний опір короткого замикання з виразу для критичного ковзання.

; (3.10)

Індуктивний опір контуру намагнічування:

; (3.11)

Індуктивність намагнічування:

; (3.12)

де – частота напруги живлення,

Індуктивність фази статора:

; (3.13)

Індуктивність фази ротора:

; (3.14)

Використовуючи паспортні дані можна визначити номінальні втрати двигуна, знаючи ККД і активний опір обмоток.

Додаткові втрати в статорі:

, (3.15)

Втрати в обмотці статора і додаткові втрати:

; (3.16)

Механічні втрати рівні:

; (3.17)

де – коефіцієнт механічних втрат, приймаємо 1% от,

Втрати в роторі:

; (3.18)

Сумарні втрати двигуна:

, (3.19)

Втрати в сталі статора:

, (3.20)

Дані розрахунків зведено в таблицю 3.3

Таблиця 3.3 – Розрахункові параметри АД

Індуктивний опір розсіювання
Опір намагнічування
Критичне ковзання двигуна
Індуктивність намагнічування
Індуктивність фази статора
Індуктивність фази ротора

3.3 Аналіз статичних електромеханічних характеристик ЕП ліфта при зміні частоти обертання

Як зазначалося раніше, при розрахунку властивостей і характеристик системи асинхронний двигун – перетворювача частоти, застосовується Т – подібна схема заміщення, що дозволяє враховувати вплив контуру намагнічування. При аналізі та розрахунках даної схеми заміщення використовуються такі позначення.

, (3.21)

Відносна частота статора:

, (3.22)

параметр абсолютного ковзання, або відносна частота ротора.

Параметр використовується замість ковзання s і пов'язаний з ним співвідношенням:

. (3.23)

З формули визначимо взаємозв'язок між абсолютним ковзанням та кутовою швидкістю обертання 1 двигуна:

де 0– кутова швидкість обертання поля статора.

Відносна напруга:

, (3.24)

Виходячи з частотного закону управління електроприводом:

(3.25)

визначимо взаємозв’язок між и , як:

. (3.26)

Коефіцієнт розсіювання відповідно для статора і ротора:

і .

Загальний коефіцієнт розсіювання:

; (3.27)

Введемо позначення:

З розрахунку схеми заміщення отримуємо:

– cтрум статора:

; (3.28)

– наведений струм ротора:

; (3.29)

– електромагнітний момент двигуна:

. (3.30)

Переймаючи значення абсолютного ковзання в межах від 0 до 1 і виконуючи розрахунок за формулами, наведеними вище, отримаємо сімейство статичних характеристик двигуна для частот (50, 40, 30, 20) Гц:

З урахуванням перевантажувальної за струмом спроможності перетворювача частоти (табл.2.1), що дорівнює 5,1 А, отримаємо з рис. 3.3 значення кутової частоти обертання. З урахуванням останнього та істотної механічної характеристики системи ПЧ-АД отримаємо максимальне значення моменту, що зображено на рис 3.5. Отримані результати задовольняють нашим вимогам до перетворювача частоти.

Рисунок 3.3 – Залежність кутовий частоти обертання від струму статора при зміні частоти живлячої напруги

Рисунок 3.4 – Залежність кутовий частоти обертання від струму ротора при зміні частоти живлячої напруги

Рисунок 3.5 – Сімейство механічних характеристик електроприводу

До основних енергетичних показників роботи електроприводів відносяться втрати потужності, втрати енергії, ККД, потужності cos. Визначальним для АД є втратив міді статора і ротора, втрати в сталі статора від гістерезису і вихрових струмів, а також механічні втрати. Основними втратами в сталі можна знехтувати, тому що при абсолютному ковзанні, яке не перевищує номінального, вони дуже малі. В сумі всі додаткові втрати представляють в середньому 1% від споживаної двигуном потужності.

Згідно енергетичної діаграмі асинхронного двигуна його двигуна; електромагнітний ККД можна обчислити за формулою:

; (3.31)

На рисунку 3.6 наведені статичні енергетичні характеристики системи ПЧ-АД для різної частоти живильної мережі.

Рисунок 3.6 – Залежність ККД від потужності АД при зміні частоти живлячої напруги

Аналіз кривих (рис. 3.6) дозволяє сказати, що при досить широкому діапазоні зміни моменту двигуна, а відповідно і частоти обертання двигуна, ККД залишається на рівні максимального.

Висновки за розділом:

В третьому розділі дипломної роботи був проведений розрахунок потужності двигуна ліфтової установки та згідно з результатами розрахунку обрано АД з к.з. ротором серії 4А80А6, також були розраховані параметри схеми заміщення і номінальні втрати двигуна та по отриманим даним проведений аналіз статичних електромеханічних характеристик , , , ЕП ліфта при зміні частоти обертання.

4 ДОСЛІДЖЕННЯ ДИНАМІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК АВТОМАТИЗОВАНОГО ТЕХНОЛОГІЧНОГО КОМПЛЕКСУ

4.1 Структурна схема матиматичної моделі

На рис. 4.1 приведена структурна схема системи ПЧ-АД, на валу двигуна якого розташований робочий механізм РМ, що складається з барабана Б, який приводить в рух канати, що проходять через шківи Ш. До кінців канатів прикріплені кабіна і противага ПВ.

Рисунок 4.1 – Структурна схема математичної моделі ПЧ-АД

Враховуючи те, що в даній роботі розглядається лабораторний стенд з висотою шахти 2,3 м, який лише емітує пасажирський ліфт приймемо швидкість переміщення кабіни м/с, та постійну часу рівну 20.

Виходячи з формули лінійної швидкості , розрахуємо кутову швидкість необхідну для нормальної роботи лабораторної установки по формулі:

. (4.1)

Далі підставляючи значення кутової швидкості і домножаючі її на передаточне число нашого механізму визначимо частоту живлячої мережі:

(4.2)

Приймемо швидкість кабіни ліфта при її позицію ванні рівну 0,05 м/с, і аналогічним способом визначимо частоту живлячої мережі

, (4.3)

(4.5)

Далі ми будемо враховувати отримані дані при моделюванні електромеханічної системи ПЧ-АД.

Загальна форма диференціальних рівнянь, які описують асинхронний електромеханічний перетворювач як об'єкт управління під час живлення від джерела напруги, має вигляд:

;

; (4.6)

;

Цим рівнянням відповідає структурна схема АД в якій прийнято ;

Потокозчеплення фаз ротора:

(4.7)

З рівняння потокозчеплення виразимо струм:

(4.8)

Момент двигуна:

; (4.9)

Рівняння руху електроприводу:

; (4.10)

де J – момент інерції двигуна, Нм; – статичний момент, Нм.

Загальна система рівнянь має вигляд:

(4.11)

де , , , – потокозчеплення статора і ротора електричної машини за координатами u і v відповідно, Вб; – амплітудне значення напруги живлення обмотки статора, В; , – активні опори обмоток статора і ротора відповідно, Ом; – взаємоіндуктивність обмоток статора і ротора, Гн; , – індуктивність фази статора і ротора відповідно, Гн; – коефіцієнт розсіювання;, , – синхронна кутова швидкість магнітного поля, частота ковзання і поточна частота обертання ротора АД; , – обертаючий електромагнітний і статичний моменти на валу електричної машини, Нм;– номінальна кутова частота обертання електродвигуна,; PП – число пар полюсів; J – сумарний приведений момент інерції АД і вентилятора, .

Перетворювач частоти опишемо наступним рівнянням:

(4.12)

де – частота напруги живлення на вході перетворювача частоти, а – частота напруги живлення з урахуванням інерційності перетворювача частоти.

З урахуванням наведеного вище математичного апарату структурна схема математичної моделі асинхронного двигуна наведена на рисунку 4.2.

Рисунок 4.2 – Структурна схема математичної моделі асинхронного електродвигуна в (u - v), 0 координатах

Так як ліфти характеризуються циклічною дією, то для моделювання в Matlab перетворювача частоти використаємо блок Signal Builder (рис 4.3), який дає змогу реалізувати регулювання частоти живлячої напруги впродовж всього циклу роботи ліфта (рис 4.4).

Рисунок 4.3 – Блок Signal Builder

Рисунок 4.4 – Реалізація регулювання частоти живлячої напруги впродовж всього циклу роботи ліфта

4.2 Аналіз динамічних характеристик системи електроприводу ліфта

При дослідженні математичної моделі системи ПЧ-АД отримані криві відображають зміну в часі кутової швидкості обертання(рис. 4.5), моменту на валу двигуна (рис. 4.6) і лінійної швидкості переміщення кабіни (рис. 4.7) при розгоні (період часу 0 - t1), позиціонуванні і переході на понижену швидкість (період часу t1 - t2 - t3), і зупинці кабіни (період часу t4 – 5,5 с). Регулювання швидкості руху кабіни здійснювалося за допомогою зміни частоти живлячої напруги АД.

Рисунок 4.5 – Часова залежність кутової швидкості

Так при досягненні кабіни ліфта система управління ЕП формує сигнал на зниження швидкості руху кабіни, за допомогою зменшення кутової частоти обертання ЕП, що спостерігається в момент часу t1. При спрацьовуванні ж датчика точної зупинки відбувається формування сигналу на зниження швидкості t2, t3 та зупинку кабіни ліфта, що відповідає моменту часу t4, після якого частота обертання ЕП ліфта знижується до нуля. Останнє свідчить про зупинку кабіни (рис 4.6).

Рисунок 4.6 – Часова залежність обертального моменту та моменту опору АД

Рисунок 4.7 – Швидкість переміщення кабіни ліфта

Рисунок 4.8 – Лінійне переміщення кабіни ліфта

Висновки до розділу

В четвертому розділі дипломного проекту була розроблена структурна схема математичної моделі ПЧ-АД, також були отримані та досліджені динамічні характеристики автоматизованого технологічного комплексу, залежності кутової швидкості від часу (t), обертального моменту та моменту опору від часу (t), (t), а також швидкості переміщення кабіни від часу (t) і висоти підйому кабіни ліфта від часу (t).

Отримані в ході математичного моделювання криві, що відображають зміну в часі кутової швидкості обертання і моменту на валу двигуна підтверджують працездатність розробленої автоматизованої системи управління ЕП ліфта.

5 ПРОГРАМНО-АЛГОРИТМІЧНЕ ЗАБЕСПЕЧЕННЯ КОМП’ЮТЕРІЗАЦІЇ ФІЗИЧНОЇ МОДЕЛІ ЛІФТА

5.1 Обґрунтування програмного забезпечення

У даній дипломній роботі в якості програмного забезпечення була обрана SCADA-система zenon .

SCADA-системи вирішують наступні задачі:

– автоматизована розробка, що дає можливість створення програмного забезпечення системи автоматизації без реального програмування;

– реалізація людино-машинного інтерфейсу (HMI- Human Machine Interface);

– обмін даними з пристроями зв’язку в реальному часі через драйвера або OPC-сервера;

– обробка інформації в реальному часі;

– ведення бази даних реального часу з технологічною інформацією;

– надає засоби керування й реєстрації сигналів про аварійні ситуації;

– підготовка й генерування звітів про хід технологічного процесу;

– здійснення мережевої взаємодії між різними SCADA-додатками.

Розроблені системи управління в SCADA мають ряд суттєвих переваг:

– легка розширюваність. Стандартні протоколи верхнього й нижнього рівнів дозволяють будувати системи з авто конфігурацією, а також забезпечують сумісність з устаткуванням, виробленим іншими фірмами;

– невеликі терміни розробки; найбільший виграш досягається при розробці великих систем, оскільки велика частина апаратних засобів і програмного забезпечення не вимагає модифікації;

– легкість тестування і налагодження; оскільки всі елементи системи активні, легко забезпечити самодіагностику й пошук несправності.

Саме тому зважаючі на все вище сказане була обрана в якості програмного забеспечення саме SCADA-система zenon.

5.2 Розробка системи візуалізації дистанційного керування

Для створення проекту необхідно Створення нового проекту візуалізації засобами SCADA системи фірми Zenon. створити робочий простір, де будуть знаходитися всі основні і допоміжні файли нового проекту, які зберігає всі зміні та їх параметри підключення та послідовність з’єднань з реальним пристроєм, умови роботи и т. ін. Цей простір можна задати в ручну на вибраному диску або ж визначити за замовчуванням там де пропонує програма. Новий проект автоматично створює свій новий простір.

Рисунок 5.1 – Створення нового робочого простору

Конфігурація проекту

В Администратор Проектов оберіть Рабочее пространство. Тепер Ви бачите в деталізованому перегляді список проектів, що належать цьому робочому простору. Виберіть тут проект “Progect1”.

Рисунок 5.2 –Властивості проекту

Властивості проекту "Progect" відображаються у вікні властивостей і можуть бути там відредаговані. Вам представити властивості різними способами:

Группирование: властивості об'єднуються в логічні групи. Всі властивості: всі властивості показані в ряд. Диалоговый просмотр: властивості відображаються як діалогові вікна. Отображение/скрытие избранного: за допомогою контекстного меню вікна властивостей, в обраному Ви можете зібрати найбільш часто використовувані властивості. Тут, Ви можете відобразити або приховати обране. Отображение/скрытие свойств: якщо вибране відображено, за допомогою цього значка, для поліпшення короткого огляду Ви можете приховати всі інші властивості. : властивості відображаються відповідно до їх логічного зв'язаності. Сортировка по возрастанию: відображаються властивості сортуються в алфавітному порядку зростання. Сортировка по убыванию: відображені властивості сортуються в алфавітному порядку спадання. Развертывание всех узлов: при натисканні "+" на лівій межі вікна властивостей, Ви можете відкрити закритий вузол. Цей значок автоматично розгортає всі закриті вузли. Сворачивание всех узлов: при натисканні "-" на лівій межі вікна властивостей, Ви можете згорнути розгорнутий вузол. Цей значок автоматично закриває всі розгорнуті вузли. Отображение/скрытие справки: відображення в нижній частині вікна короткого опису довідки про вибраний елемент.

Змінні (Переменные) Драйвери.

Для зв'язку з джерелом даних (польова шина PLC, і т. д.), необхідно підключитися до драйвера. Залежно від потреб проекту повинні бути створені відповідні драйвера (в залежності від PLC) і змінні. У менеджері проекту відкрийте розділ Переменные. Натисканням правої кнопки миші на Драйвер активізуйте контекстне меню. В меню виберіть Новый драйвер. Тепер відкриється діалогове вікно вибору драйвера.

З урахуванням типу обладнання що використовується в автоматизованого лабораторному комплексі, а це контролер серії VIPA 200V визначаємо тип робочого драйверу, для забезпечення вірного обміну інформації між системою візуалізації та контролером.

Прокрутіть вниз за списком доступних драйверів, поки Ви не досягнете папки Siemens. Виберіть драйвер IP TCP S7 (приклад для контролера Siemens). Закрийте діалог натиснувши кнопку ОК. При налаштування та налагодження роботи проекту необхідно спочатку протестувати роботу створеного проекту. Якщо ми зразу підлючемо контролер та заведемо параметри з датчиків струму та напруги можливі збільшення затрат при налаштування. Відповідно спочатку проект тестується автономно и значення драйверам присвоюються як «симулятори». Виберіть режим Simulation – counting. Якщо встановлена опція Hardware, при переході в режим Runtime система управління негайно спробувала б з'єднатися з PLC. Оскільки в даний час у нас немає PLC, система управління показала б для всіх значень помилку. Зніміть галочку з Updatetime global. Використовуючи цю установку, ми можемо призначити один з різних методів оновлення кожної окремої змінної.

Рисунок 5.3 – Вікно вибору типу драйвера відповідно до робочого обладнання

Ці режими оновлення можуть бути налаштовані в нижній частині діалогового вікна. Для кожного драйвера всі інші настройки є індивідуальними. Оскільки в даний час у нас немає PLC, ми не повинні виставляти ці параметри настройки.

Вікно для конфігурації драйвера має наступний вигляд:

Рисунок 5.4 – вікно вибору типу драйвера відповідно до параметрів роботи проекту

Типи даних.

Змінна, з одного боку, заснована на об'єктивних типах драйвера, а з іншого – на типах даних. Об'єктивні типи драйвера залежать від обраного драйвера. Взагалі кажучи, типи даних незалежні від драйвера. Але не всі драйвери підтримують об'єктивні типи всіх типів даних. Коли Ви перейдете до вибору типів даних, то будуть доступні тільки ті типи даних, які підтримуються вашим драйвером. Додатково до визначеним типам даних Ви можете створити свої власні типи даних. Доступні два варіанти: прості типи даних і структуровані типи даних.

Створення даних.

У менеджері проекту відкрийте розділ Переменные. Натисканням правої кнопки на Типы данных активізуйте контекстне меню. Виберіть Новый простой тип…

Рисунок 5.5 – Вікно вибору типу даних

В якості нового простого типу даних введіть “Temperature sensor”. Як основний тип даних виберіть UINT. Натиснувши кнопку Закінчити, ми закінчили створення нового типу даних, який тепер доступний у списку типів даних. У списку виберіть тип даних “Temperature sensor”. У вікні властивостей відображаються властивості цього типу даних, в які ми можемо внести деякі зміни. Відкрийте секцію Общие данные і Просчет значения. мініть властивості Единица, Разряды после запятой, Линейное выравнивание значения і Область значения на контроллере аналогічно тому, як показано на ілюстрації вище.

Створення нового структурованого типу даних. У менеджері проекту відкрийте розділ Переменные. Натисканням правої кнопки миші на Типы данных активізуйте контекстне меню. Виберіть Новый структурный тип.

Рисунок 5.6 – Структурні типи даних

Для представлення змінних що представляють керуючи сигнали з перетворювача частоти та блоку датчиків створюємо структурні зміні що представлені на рис. 5.10. Для нового структурованного типу даних введемо ім'я “Motor”. Після того, як Ви закінчили створення цього типу даних, відкриється вікно, в якому Ви зможете створити перший елемент структури цього типу даних.

Рисунок 5.7 – Завдання параметрів структурних даних

Для нового елемента структури введіть ім'я “Oil”. Як основний тип даних виберіть USINT. Якщо основний тип даних впроваджений в тип даних структури, властивості цього типу даних можуть бути змінені в елементі структури незалежно від основного типу даних.

Після закінчення створення елемента структури тип даних структури доступний у списку. Технологічна змінна – це сполучна ланка між джерелом даних (PLC, польова шина, і т.д.) і системою управління. Для правильного управління процесом необхідно, щоб з одного боку, здійснювалася обробка вхідних даних від PLC, а з іншого – була можливість введення значень і команд оператором. На цьому етапі Ви дізнаєтеся, як створити одиничні змінні і масиви змінних, які засновані на простому або структурованому типі даних.

Створення нової простої змінної.

Натисканням правої кнопки миші на Переменные активізуйте контекстне меню. Виберіть Новая переменная Відкриється діалогове вікно для створення змінних:

Рисунок 5.8 – Створення зміної

Задайте ім'я змінної "Temp". У графі Тип объекта драйвера виберіть Расш. блок-данных. Як тип даних виберіть Temperature sensor. За допомогою цих настройок Ви створите одиничну змінну. Для того щоб створити множинні змінні цього типу, необхідно внести зміни до Установки массива. Виберіть розмірність масиву 1 і масиву 2 дорівнює 2. Підтвердить параметри настройки натисканням Закончить. Створені таким чином змінні тепер додані до списку змінних в деталізованому перегляді менеджера проектів. Всі властивості типу даних Temperature sensor зумовлені в змінних. У вікні властивостей Ви можете перевірити та змінити властивості обраної змінної. Оскільки ми змінили розмірність масиву, то була створена не одна змінна, а відразу чотири. Відповідно до встановлених параметрів настройки, цим змінним будуть автоматично призначені їх адреси, ми повинні тільки визначити початковий зсув.

Система управління обчислить всі адреси самостійно. Відкрийте розділ Переменные. Виберіть ”Temp“. У розділі Адресация встановіть початкове зміщення адресації 11. Таким чином, ми отримуємо наступні адреси:

Temp [1.1] Зміщення 11

Temp [1.2] Зміщення 13

Temp [2.1] Зміщення 15

Temp [2.2] Зміщення 17

Тепер ми створимо ще кілька змінних, але цього разу для структурованого типу даних. Тому все робимо аналогічно. Задайте ім'я змінної "Motor". Тип даних виберіть Motor. У параметрах масиву встановіть Dim 1 дорівнює 4. Активізуйте опцію Автоматическая адрессация. Залиште опцію Каждый тип данных начинается с нового смещения і Активровать все элементы без змін. В Тип объекта драйвера виберіть Расш. Блок-данных. Встановіть початкове зміщення адресації рівне 21.Таким чином, ми створили змінні для чотирьох двигунів (масив dim 1 = 4), де кожен з цих чотирьох двигунів складається з трьох змінних.

Шаблони та зображення.

Перед створенням зображення необхідно створити шаблон, на якому воно буде засноване. Шаблон – основа для вікна. Нижче представлені загальні параметри настройки: Розмір шаблону = Розмір зображення.

Розташування зображення на екрані. І таким чином загальна схема розміщення створена. Це надає ряд переваг:

– послідовна структура зображень по всьому проекту;

– розмір і позиція встановлюються тільки один раз;

– зміна шаблону потягне за собою зміни у всіх зображеннях;

– функції можуть відноситися тільки до одного шаблону (Тривоги: сигнал підтвердження,моргання, друк звіту, і т.д.);

– зображення повинні рідко закриватися вручну, оскільки одночасно в активному стані може бути тільки одне зображення відповідного шаблону;

Рисунок 5.9– Створення шаблоні проекту

Завжди створюйте, принаймні, два шаблони. Один шаблон для зображень технологічного процесу і ще один шаблон для кнопкових панелей.

Рисунок 5.10 – Змініть властивості шаблону, як показано на ілюстрації вище

За замовчуванням розмір шаблону встановлюється відповідно поточної роздільної здатності екрану. Тепер ми змінимо параметри настройки розміру шаблону таким чином, щоб зверху і знизу екрану залишалося деякий порожній простір. Зверху не обходимо простір для рядка стану, а знизу – для створення кнопкової панелі.

Зображення – це вікно зі спеціальними зумовленими властивостями. кожне зображення повинно бути засновано на шаблоні. Ви можете створити зображення у новому проекті і без наявності шаблону. У цьому випадку, однак, система управління автоматично створить на задньому плані шаблон з настройками за замовчуванням.

Рисунок 5.11 – Стартова сторінка проекту

У менеджері проекту оберіть розділ Картины.

Вибравши у контекстному меню Новая картина, Ви створите нове зображення. Автоматично буде створено зображення з назвою «ССВ». У вікні властивостей Ви можете внести зміни в його властивості. У розділі Общее введіть ім'я зображення Стартовая, с типом зображення Стандарт.

Рисунок 5.12– Приклад створення картини панель кнопок

У розділі Шаблон переконайтеся, що зображення пов'язано з шаблоном Фон. Створіть нову картину з назвою Панель кнопок. У розділі шаблон зв'яжіть цей шаблон із зображенням Панель кнопок. Створіть нову картину з назвою Меню_ССВ.

У розділі шаблон зв'яжіть цей шаблон із зображенням ССВ.

У деталізованому перегляді менеджера проекту або з допомогою контекстного меню подвійним клацанням миші відкрийте створене зображення.

У менеджері проекту оберіть розділ Картины.

Подвійним клацанням на картині Панель кнопок у робочій області відкриється дана панель (робоча область знаходиться праворуч від менеджера проектів).

Створіть кнопку з назвою Выход (що б створити кнопку потрібно на панелі елементів вибрати відповідний елемент (на зображенні праворуч показана панель елементів).

Коли Ви створите кнопку з'явиться вікно Выбор Функции. У цьому вікні за умовчанням функцій немає, їх потрібно створити. Натисніть праву кнопку миші тим самим викликавши контекстне меню. Виберіть Нова функція. Відкриється нове вікно де в вкладці Приложение бираєте функцію Выйти из программы. Створіть кнопку з назвою Система синронного вращенияе.

У вікні Выбор Функции створіть нову функцію і надайте їй функцію Переключение картины (рис. 5.13).

Рисунок 5.14 – Присвоєння функції відповідно налаштування кнопок меню

Тепер з'явиться вікно Выбор картины. У цьому вікні виберіть картину з назвою ССВ. З'явиться ще одне вікно з назвою Фильтр його Ви закриваєте або натискаєте Отмена.

При створені кнопки з назвою Назад у вікні Выбор Функции створіть нову функцію і надайте їй функцію Переключение картины. Тепер з'явиться вікно Выбор картины. У цьому вікні виберіть картину з назвою Фон. У Менеджері проектів виберіть Картины. Виберіть картину Стартовая.

У властивостях виберіть розділ Выполнение.

Натисніть на Стартовая функция. Відкриється вікно Выбор Функции, створіть нову функцію і надайте їй функцію Переключение картины.

Тепер з'явиться вікно Выбор картины. У цьому вікні виберіть картину з назвою Панель кнопок.

На панелі Runtime файли натисніть Компиляция всех файлов Исполнения потім Импорт файлов исполнения. Натисніть Пуск исполнения.

Рисунок 5.15 – Панель компіляції проекту

Журнал подій (CEL).

Зображення CEL. Щоб створити зображення для відображення журналу подій або щоденника операцій, необхідно зробити наступне:

Створіть нове зображення з назвою «CEL».

Тип зображення виберіть Chronologic Event List.

Як шаблон виберіть Process picture.

Після того, як Ви відкриєте нове пусте зображення, зайдіть в меню Control elements. Тут знаходяться елементи управління CEL. Додайте необхідні елементи управління на зображенні і збережіть його. За допомогою команди Default в меню Control elements Ви можете створити стандартне зображення CEL одним клацанням миші.

Профілі. Використання профілів дозволяє користувачеві зберігати налаштування фільтра, які були змінені в режимі Runtime. Елементи керування для настройки профілів знаходяться в меню Control elements. Відкрийте підменю Profiles в меню Control elements. Виберіть елемент Save і розмістіть його на Вашому зображенні, потім елемент Delete. Обидва елементи – текстові кнопки.

Виберіть елемент Profile і розмістіть його на зображенні. Елемент Profile – комбіноване вікно. У режимі Runtime цей елемент буде відображатися висотою одного рядка, незалежно від того, як Ви будете його розтягувати. Заввишки елемента в редакторі Ви визначаєте тільки максимальну висоту відкритого списку (тобто якщо він містить кілька записів).

Переключення зображення CEL. У параметрах налаштування функції Picture switch, яка відкриває наше зображення, для нього можна встановити фільтри. Це дає Вам можливість використовувати для одного зображення декілька функцій, які мають різні опції фільтру. У списку, виберіть функцію Picture switch і потім зображення CEL. У фільтрі діалогового вікна Ви можете вибрати, які дандані повинні відображатися. Діалогове вікно містить п'ять вкладок. Вкладка Project доступна, тільки якщо в робочому просторі знаходяться декілька проектів.

Вкладка Filter. На першій вкладці Filter, відповідно до логічними критеріями можуть бути відфільтровані системні повідомлення.

Case sensitive визначає чутливі до регістру імена змінної.

With filter dialog відкриває цей діалог у режимі Runtime.

Stopped відкриває список в зупиненому стані, тобто в той час коли список відкритий, ніякі нові повідомлення не будуть автоматично додані.

Entries from memory. Тільки відображають системні повідомлення з файлу CEL.BIN.

Entries from file відображають всі знайдені системні повідомлення.

max. number обмежує число відображених повідомлень.

Display in relative times (relative to selected entry) Всі дані відображаються за часом. Вибрані дані автоматично отримують тимчасову мітку 0. Group фільтрує за сигнальними групам. Class фільтрує за сигнальними класам. Для нашого прикладу нам необхідно зробити маленькі зміни.

Вкладка Time. Ця вкладка дозволяє здійснити установку опцій фільтра часу. Тут є дві опції Time format і Filter type. Доступні наступні опції фільтру для Time format: Абсолютний час. Дозволяє задати два пункти часу. В діапазоні часу між цими двома пунктами часу будуть відображатися всі повідомлення. Відносний час. Дозволяє задати проміжок часу. Будуть відображатися всі повідомлення, починаючи з поточного часу (відкриття зображення в режимі Runtime) до певного проміжку часу. З дня. У поточний день з певного часу. Від місяця. У поточному місяці з певного дня. Від року. У поточному році з певного дня. Параметри налаштування в Filter type впливають на зовнішнє поява діалогового вікна, яке відкривається в режимі Runtime. Доступні наступні опції фільтру With filter dialog: За замовчуванням. У режимі Runtime з'являється стандартний фільтр (як в редакторі). Час – 15 хв. У режимі Runtime замість стандартного фільтру відображається календар короткого огляду (якщо потрібно з віссю часу).

Час – рік Час, відносне. У режимі Runtime замість стандартного фільтру відображається фільтр для вибраного проміжку часу. Час, абсолютне. У режимі Runtime замість стандартного фільтру надається можливість вибрати два пункти часу. Пакети. У режимі Runtime замість стандартного фільтру надається можливість вибору пакетів.

Вкладка Text. Ця вкладка дозволяє здійснити установку опцій фільтра Text. Переконайтеся, що опція All активізована.

Вкладка Entry in the list. Ця вкладка дозволяє визначити, які стовпці повинні бути відображені в списку. Активуйте стовпець User text. У поле на задньому тлі Ви можете визначити довжину кожного стовпця. Змініть довжину на 50 символів.

Вкладка Project. Ця вкладка дозволяє здійснити установку опцій фільтра проекту. Тут Ви можете вибрати одночасно кілька проектів. Конфігурація журналу подій. Конфігурування CEL проводиться в проектних властивості в розділі CEL configuration.

Стиль вікна CEL. Доступні такі опції:

No header. У режимі Runtime відображення CEL без заголовка.

Fixed header. відображення CEL з фіксованим заголовком.

Operable header. У режимі Runtime відображення CEL здійснюється за чинним заголовком. У режимі Runtime Ви можете пересувати стовпці, змінювати їх ширину і сортувати за певним порядком.

CEL в режимі Runtime. Відкрийте режим Runtime. Перейдіть в CEL.

Рисунок 5.16 – Вид вікна проекту при запуску емулятора Runtime

Рисунок 5.17 – Вікно робочого проекту системи

5.3 Розробка програми керування фізичною моделлю ліфта

Для розробки програми керування в SCADA-системі zenon було обрано драйвер OPC2CLI32_OPC_C. Далі підключаємо в нашому випадку до ноутбуку через автоматичний перетворювач інтерфейсів USB/RS-485 ОВЕН АС4 обраний раніше модуль дискретного виводу ОВЕН МУ110–16Р та підвантажуємо в обраний драйвер його змінні. Для цього в SCADA-системі zenon обираємо Переменные – Драйвер, та правою кнопкою миші по обраному драйверу і вибираємо Конфигурация драйвера далі Browser і з графи Server Addressspace в графу Client Addressspace натискаючи Add переносимо необхідні змінні. Тепер прив’язуємо наші змінні до фізичної моделі ліфта в довільному порядку. Ті ж самі дії проводимо для модуля дискретного вводу ОВЕН МУ110–16Д. Обрані зміні наведено в таблиці 5.1.

Таблиця 5.1 – Зміні OPC2CLI32_OPC_C драйвера

№	Змінна	Елементи прив’язки
1	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input1/r.Cn	КП1
2	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input2/r.Cn	КП2
3	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input3/r.Cn	КП3
4	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input4/r.Cn	КП4
5	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input5/r.Cn	КК1
6	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input6/r.Cn	КК2
7	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input7/r.Cn	КК3
8	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input8/r.Cn	КК4
9	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input9/r.Cn	ДП1
10	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input10/r.Cn	ДП2
11	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input15/r.Cn	ДП3
12	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input16/r.Cn	ДП4
13	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input11/r.Cn	ДТЗ

Продовження таблиці 5.1

14	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input12/r.Cn	ДДПз
15	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input13/r.Cn	ДДПот
16	Com4/MV110_16D(8bit adr=0)/Input14/r.Cn	ДДК
17	Com4/MU110-16RK(8bit adr=16)/Channels1/r.OE	КМ1
18	Com4/MU110-16RK(8bit adr=16)/Channels2/r.OE	КМ2
19	Com4/MU110-16RK(8bit adr=16)/Channels3/r.OE	КМ3

При розробці програми керування фізичною моделлю ліфта використовувався редактор графічних екранних форм і редактор програм на віртуальній мові Techno LD. Програму керування було розподілено на підпрограми «Відчинення дверей», «Зачинення дверей», «Рух кабіни вгору», «Рух кабіни вниз», «Зупинка з уповільненням» розроблені в SCADA-системі zenon 6.51 на віртуальній мові Techno LD. наведені в додатках А, Б, В.

Висновки до розділу

В даному розділі було обґрунтоване програмне забезпечення для комп’ютеризації фізичної моделі ліфта та проведена розробка інтерфейсу системи візуалізації та керування для лабораторної установки ліфту.

5 КОМП’ЮТЕРІЗАЦІЯ ФІЗИЧНОЇ МОДЕЛІ ЛІФТА

5.1 Розробка інтерфейсу програми АСК керуванням ліфта в SCADA-системі zenon 6.51(Розробка системи візуалізації дистанційного керування)

5.2 Розробка програми керування фізичною моделлю ліфта

При розробці програми керування фізичною моделлю ліфта використовувався редактор графічних екранних форм і редактор програм на віртуальній мові Techno LD. підпрограми розроблені в SCADA-системі zenon 6.51 на віртуальній мові Techno LD. Наведені в додатках….

Рисунок 5. – Підпрограма відчинення дверей на візуальній мові Techno LD

Рисунок 5. – Підпрограма зачинення дверей на візуальній мові Techno LD

6.1 Розрахунок витрат на матеріали та покупні вироби

Ліфтами - називаються підйомні пристрої циклічної дії, призначені для вертикального транспортування людей і вантажів у будівлях різного призначення. Ліфти використовуються для вертикального переміщення пасажирів і вантажів, а підйомники – для переміщення вантажів із забоїв шахт або для скіпів в металургійній промисловості і в деяких випадках для переміщення пасажирів по похилому шляху

Основними технічними параметрами ліфта є вантажопідйомність, швидкість руху і висота підйому кабіни.

Вантажопідйомність ліфта визначається масою найбільшого розрахункового вантажу без урахування маси кабіни і постійно розташованих в ній пристроїв.

Зупиночна швидкість – швидкість, за якої включається механізм забезпечення необхідної точності зупинки.

Комп’ютеризація фізичної моделі ліфта полягає у створенні системи дистанційного керування ліфтом за допомогою використання перетворювача частоти фірми ОВЕН - ПЧВ102-1К5-В, як пристрою для управління електродвигуном і SCADA-система zenon. Застосування комп’ютеризованої системи управління в навчальному процесі спрощує спосіб завдання режиму

роботи, тобто зменшує час перевлаштування системи на інший режим і веде до більш якісної підготовки студентів та проведення досліджень.

Розрахунок витрат на придбання матеріалів необхідних для комп’ютеризації фізичної моделі ліфта із застосуванням базової системи управління розрахуємо за формулою:

, (6.1)

де - витрати основних матеріалів;

- витрати комплектуючих матеріалів, необхідних для виготовлення лабораторного стенду з застосуванням базової системи управління.

Витрати на матеріали можна розрахувати за формулою:

, (6.2)

де - норма витрат матеріалів;

- ціна одиниці матеріалу, грн.

Розрахунок витрат на матеріали згідно з формулою (6.1–6.2) зводиться в таблицю 6.1.

Таблиця 6.1 – Витрати на матеріали

№	Найменування	Витрати	Одиниця виміру	Ціна за одиницю (грн)	Сума, (грн)
1	Короб пластиковий 200x250x200 мм	1	Шт.	50	50
2	Дошка 300x150x10 мм	2	Шт.	30	60
3	DIN-рейка e.din.stand.rail.101, 1м	1	Шт.	37	37
Всього:	147

Витрати на покупні вироби.

Розрахунок витрат на покупні вироби, необхідні для комп’ютеризації фізичної моделі, здійснюється за формулою:

, (6.3)

де - кількість виробів і-го виду, шт;

- ціна одного виробу і-го виду, грн.

Розрахунок витрат на покупні вироби згідно з формулою (6.3) зводиться до таблиці 6.2.

Оскільки ціна на покупні вироби вказується в національній валюті - гривні, а ціна на вироби вказується продавцем в євро, то ціна в гривнях вказана з урахуванням курсу валют на момент придбання виробів.

Таблиця 6.2 – Затрати на покупні вироби

№	Найменування	Витрати	Одиниця виміру	Ціна за одиницю (грн)	Сума, (грн)
1	Перетворювач частоти ОВЕН ПЧВ102-1К5-В	1	шт.	3143,00	3143,00
2	3-х позиційний тумблер	1	шт.	14	14
3	шайба М6	20	шт.	0,30	6,00
4	гвинт М6	10	шт.	0,50	5,00
5	гайка М6	10	шт.	0,50	5,00
6	1-но жильний провід	6	м	4,00	24,00
7	Магнітний пускач	5	шт.	140	700
Всього:	3897

Звідси

грн.

6.2 Розрахунок витрат на електроенергію

Розрахунок витрат електроенергії на виготовлення панелі для управління ліфтом здійснюється за формулою:

, (5.4)

де – час роботи обладнання;

– номінальна потужність обладнання;

– тариф на електроенергію.

Під час виготовлення панелі з автоматизованими засобами управління лабораторним стендом "Ліфт" і модернізації самого стенда "Ліфт" електроенергія була витрачена в процесі наступних робіт: свердління та пайки. Для свердління використовувалася електрична дриль потужністю 1 кВт. Загальний час свердлильних робіт становить 3 години.

Пайка проводилася паяльником потужністю 75Вт. Загальний час підключення паяльника до мережі складає 3 години.

Отже, загальний час роботи обладнання становить:

годин.

Номінальна потужність обладнання, що використовується на модернізацію лабораторного стенду складає:

кВт.

Тариф на електроенергію складає грн/ кВт год.

Таким чином, витрати на електроенергію складають:

грн.

6.3 Розрахунок монтажних витрат

Витрата на монтажні витрати приймемо рівним 3% від сумарних витрат на матеріали і покупні вироби, які використовувались для модернізації системи управління ліфтом і лабораторним стендом в цілому.

Таким чином, витрати на монтажні роботи складають:

грн. (6.5)

6.4 Розрахунок витрат на заробітну плату

Для виготовлення лабораторного стенду знадобилося 100 годин робочого часу. Витрати на заробітну плату виконавця включають в себе витрати на тариф робочого часу, коефіцієнт, що враховує додаткову заробітну плату, коефіцієнт, який враховує відрахування на соціальну страховку. Витрати на зарплату визначаються за формулою:

, (6.6)

де – час роботи на виготовлення складових частин та модернізацію робочого стенда;

– годинна тарифна ставка працівника, з розрахунку беремо тарифну ставку 7грн/год;

– коефіцієнт, що враховує додаткову заробітну плату, беремо приблизно = 1,2;

– коефіцієнт, який враховує відрахування на соціальну страховку, беремо = 0,392;

Таким чином, витрати на заробітну плату становлять:

грн.

6.5 Розрахунок капіталовкладень

Розрахунок капіталовкладень, з урахуванням витрат на покупні матеріали, витрат на комплектуючі матеріали, витрат на електроенергію, монтажних витрат і витрат на заробітну плату, для модернізації фізичної моделі ліфта та створення системи візуалізації зробимо за формулою:

, (6.7)

де - капіталовкладення на створення комп’ютеризованої фізичної моделі ліфта;

- базові витрати на покупні вироби та комплектуючі матеріали;

- витрати на електроенергію при створенні стенда;

- витрати на монтаж;

- витрати на заробітну плату.

грн.

Протягом проведення розрахунків, були прораховані витрати на комп’ютеризацію фізичної моделі ліфта

Таким чином, впровадження системи дистанційного керування електроприводом для лабораторного стенду хоча і вимагає вкладення додаткових коштів, але дає змогу дистанційно керувати електроприводом ліфта.

Завдяки чому в навчальному процесі та наукових дослідженнях спрощується спосіб завдання режиму роботи, і веде до більш якісної практичної підготовки студентів під час проведення лабораторних робіт та проведення досліджень.

6.6 Висновки за розділом

В ході розрахунків було визначено базові витрати на покупні вироби та комплектуючі матеріали, витрати на електроенергію при створенні лабораторного комплексу, та потрібні капіталовкладення для створення лабораторного комплексу частотно-регульованого електроприводу ліфта з системою дистанційного керування. Визначені затрати встановлено на момент покупки необхідного обладнання та його монтажу.

6 ЕНЕРГОРЕСУРСОЗБЕРЕЖЕННЯ

6.1 Аналіз проблеми, загальна характеристика технологічного процесу

Електроенергія є одним з найважливіших продуктів у індустріальному суспільстві. Дослідження показали, що середній прибуток, тривалість життя та інші важливі фактори рівня життя пов’язані зі споживанням електроенергії на душу населення в окремому регіоні чи в країні в цілому. Як і всі природні ресурси, енергетичні ресурси можуть виснажитися, тому важливо заощаджувати якомога більшу кількість енергії.

Збереження електричної енергії є важливою частиною загальної тенденції щодо захисту навколишнього середовища.

Виявлення причин нераціонального використання електроенергії на підприємствах та аналіз основних напрямків роботи в питаннях енергозбереження важливе завданням.

Можна виділити наступні напрямки економії електричної енергії на виробництві:

економія електроенергії зменшенням її втрат;
енергозбереження засобами електроприводу;
економія електроенергії методами компенсації реактивної потужності;
економія електроенергії при експлуатації електрообладнання.

Рисунок 6.1 Напрямки енергозбереження на виробництві

Основний спосіб зниження споживання електроенергії – її економія за рахунок зменшення втрат електроенергії в системах електропостачання (трансформаторах, лініях), а також за рахунок раціоналізації та вдосконалення технологічного процесу споживання електроенергії електродвигунами.

Зменшення втрат електроенергії в трансформаторах можна досягти шляхом правильного вибору числа потужності трансформаторів; раціонального режиму їх роботи; виключення холостого ходу при малих навантаженнях.

Для зменшення втрат в лініях живлення необхідно зменшити протікаючий через них струм. Це можливо при використанні резервних та паралельно працюючих ліній, а також при підвищенні напруги в мережі.

Особливе значення для економії електроенергії мають питання зниження електричного навантаження цеху в години максимуму енергосистеми.

Енергозбереження в електроприводі є частиною загального процесу ефективного використання електроенергії і визначається трьома процесами:

енергоспоживанням;
енерговикористанням споживаної енергії;
енергоуправління процесу енергоспоживання.

На рисунку 6.2 ми бачимо основні шляхи реалізації енергозбереження засобами промислового електроприводу.

Рисунку 6.2 Основні шляхи реалізації енергозбереження засобами промислового електроприводу

На сучасних підприємствах значну долю складають теплоенергетичні установки, насосні агрегати, а також технологічне та допоміжне устаткування, де в електричному приводі машин та механізмів застосовують асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором потужністю від декількох до сотен і тисяч кіловат.

Суттєвою альтернативою при керуванні технологічними процесами в агрегатах з асинхронними приводами може бути регулювання швидкості їх двигунів. З позиції теорії електричних машин та електропривода основним і найбільш економічним способом регулювання швидкості асинхронного двигуна є частотне керування ним. Для реалізації частотного способу регулювання швидкості застосовують перетворювачі частоти.

1 – фільтр вхідний; 2 – випрямляч; 3 – інвертор (АІН); 4 – фільтр вихідний; 5 – джерело живлення; 6 – мікропроцесорний контролер (МК); 7 – пульт керування

Рисунок 6.3 Структурна схема частотного перетворювача

Основу перетворювачів складає трифазний інвертор напруги (АІН) з широтно-імпульсною модуляцією (ШІМ). Система керування перетворювача виконана на базі програмованого мікропроцесорного контролера (МК).

Зазначені частотні перетворювачі мають значну кількість вільно програмованих автоматично виконуваних функцій, з яких для енергетичних і технологічних агрегатів представляють інтерес і можуть використовуватися:

частотні пуск та зупинка двигуна з оптимальними за часом розгоном та гальмуванням;
регенеративне гальмування двигуна;
реверс двигуна;
забезпечення заданої діаграми швидкості з кількістю ступенів регулювання;
автоматична ідентифікація параметрів двигуна;
повне керування моментом у всьому діапазоні частот;
дистанційне оперативне керування перетворювачем і двигуном;
самодіагностика та діагностика стану двигуна;
електричний захист перетворювача та двигуна.

Основний ефект від застосування частотних перетворювачів в системах регулювання – економія електроенергії.

Економія електроенергії при змінних графіках навантажень з використанням регульованого електропривода для насосів в середньому складає 50 – 75% від потужності, яку споживають насоси при дросельному регулюванні. Аналогічна картина має місце при регулюванні вентиляторів.

Застосування частотного пуску конвеєрів дасть можливість знизити на 20 – 30% потужність двигуна конвеєра.

Застосування частотних перетворювачів, окрім економії електроенергії, дає ряд додаткових переваг, наприклад:

плавний пуск і зупинка двигуна виключає шкідливу дію перехідних процесів;
пуск двигуна здійснюється при струмах, обмежених на рівні номінального значення, що підвищує довговічність двигуна, знижує вимоги до потужності мережі живлення та потужності комутуючої апаратури;
реалізація систем регулювання параметрів регульованого технологічного обладнання;
можлива модернізація діючих технологічних агрегатів без заміни основного обладнання і практично без перерв в його роботі.

Вантажопідйомні машини є основним обладнанням для механізації внутрішньовиробничого транспорту. За допомогою цих машин здійснюється внутрішньоцехове переміщення вантажів за просторовою трасою, встановлюється арматура і опалубка при виробництві бетонних конструкцій і проведенні будівельних робіт, здійснюються вантажно-розвантажувальні операції на складах матеріалів, забезпечуються виробничі процеси в ремонтних і інших цехах.

До вантажопідйомним механізмів відносяться домкрати, талі, лебідки, ліфти та підйомні крани. Ліфтами - називаються підйомні пристрої циклічної дії, призначені для вертикального транспортування людей і вантажів у будівлях різного призначення. Ліфти бувають пасажирськими, вантажопасажирськими і вантажними. За швидкістю підйому вони поділяються на тихохідні – зі швидкістю підйому 1 м/с, швидкохідні –1,5 м/с, і швидкісні – понад 1,5 м/с. Ліфти розрізняються також за вантажопідйомністю.

Рух кабіни ліфта здійснюється в спеціальній шахті.

Управління пасажирськими ліфтами, як правило, кнопкове, а вантажними – як кнопкове (з провідником або без нього), так і за допомогою пульта.

Сучасні ліфти мають два основних механізми: механізму підйому і спуску кабіни і механізму відкривання і закривання дверей кабіни. Найбільш потужним і відповідальним є механізм підйому кабіни. Більшість сучасних ліфтів мають два електроприводу: електропривод підйому і електропривод дверей кабіни.

У тихохідних і швидкохідних ліфтах застосовують звичайно електропривод змінного струму, у швидкісних і високошвидкісних ліфтах – електропривод постійного струму.

Вантажопідйомні механізми набули широкого застосування в промисловості, але майже всі ці механізми застосовують з нерегульованим електроприводом.

Зважаючи на всі фактори є необхідність використання перетворювача частоти та покращення експлуатаційних характеристик цих механізмів, зменшення матеріальних затрат на експлуатацію, поточні та капітальні ремонти, зменшення часу простоїв виведеного з експлуатації обладнання, та покращення техніко-економічних характеристик.

Розробка лабораторного стенду з дистанційним керуванням шляхом використання частотно-регульованого електропривода ліфта дасть можливість оператору віддалено керувати переміщенням ліфта, а за рахунок використання частотного керування зменшити використання електроенергії.

6.2 Використання дрібномасштабних фізичних моделей електромеханічного обладнання в задачах підготовки спеціалістів по електромеханіці

Практична реалізація лабораторного практикуму традиційними методами з використанням експериментальних лабораторних стендів і установок навчального закладу завжди була пов'язана зі значними матеріальними витратами, які, за деякими оцінками, становлять до 80% всіх витрат на підготовку фахівця в галузі техніки і технологій. Це пов'язано не тільки зі створенням окремих зразків сучасного лабораторного обладнання, але і з необхідністю його обслуговування, постійної модернізації, тиражування для забезпечення можливості фронтального виконання робіт. В умовах різкого скорочення фінансування навчальних закладів, в першу чергу страждають саме навчальні лабораторії, обладнання яких швидко старіє морально і приходить в неробочий стан фізично.

Крім того, звичайні навчальні лабораторії мають обмежені можливості в сенсі проведення інженерних експериментальних досліджень, наприклад, дослідження динамічних режимів роботи електромеханічного обладнання при різних видах навантаження, а також аналізу перед аварійних та аварійних режимів, неприпустимих в реальних умовах.

Навчальний план підготовки інженерів-електромеханіків включає ряд навчальних дисциплін, безпосередньо пов'язаних з вивченням систем електроприводу: моделювання електромеханічних систем, теорія електроприводу, системи управління електроприводами, системи оптимального управління, цифрові системи керування електроприводом, комплектні електроприводи, автоматизований електропривод типових промислових механізмів, автоматизація типових технологічних процесів. Аналіз навчальних програм цих дисциплін свідчить про безумовну спільності і взаємозв'язку лабораторних робіт, практичних занять, розрахункових завдань, що виконуються студентами в рамках окремих курсів.

Конкретні лабораторні установки, як правило, призначені для виконання обмеженого числа лабораторних робіт з окремих навчальних дисциплін. Тому досить актуальним є завдання створення універсального лабораторного устаткування, що дозволяє досліджувати не тільки різні види електроприводу, але й виконувати лабораторні роботи по декількох навчальних дисциплін.

Досить проблематичним є питання забезпечення спеціальних технічних дисциплін необхідною літературою та методичними вказівками. Це пов'язано не тільки з недостатнім фінансуванням, але, найчастіше, і з відсутністю виданих сучасних підручників і посібників, як таких.

Ще одним дуже важливим моментом є те, що відповідно до нових Державними освітніми стандартами значна частина роботи з освоєння навчального матеріалу переноситься на поза аудиторну, самостійну роботу студента. При цьому зміст і обсяг програм з технічних дисциплін практично не зазнають істотних змін. Невідповідність між обсягом знань, які повинен засвоїти студент, і відведеного на цю роботу часом змушує викладачів шукати нові методи роботи, які дозволили б уникнути зниження якості підготовки фахівців.

Одним з можливих рішень даної проблеми є розробка та використання в навчальному процесі комп'ютеризованих інформаційно-методичних комплексів професійно-орієнтованих і спеціальних навчальних дисциплін. Центральним і найважливішим елементом такого комплексу є віртуальний лабораторний комплекс, що дозволяє здійснити нові підходи до організації лабораторного практикуму з використанням технології віртуальних приладів, реалізованих в середовищах пакету таких як LabVIEW або SCADA-системи.

В рамках дипломного проектування пропонується виконуюти наступні роботи:

- Розробка комп'ютеризованих інформаційно-навчальних комплексів з різних навчальних дисциплін спеціальностей таких як:«Електромеханічні системи автоматизації та електропривод» і «Системи управління і автоматики»: надійність і діагностика електрообладнання; «Цифрові системи управління»; «Теорія електроприводу»; «Системи керування електроприводом»; «Автоматизований електропривод типових промислових механізмів»; «Мікропроцесорні пристрої»; «Теорія автоматичного керування»; «Моделювання електромеханічних систем»; «Системи живлення комп'ютеризованих систем управління»; «Проектування електромеханічних систем»; «Основи збору, передачі та обробки інформації»;

- Розробка віртуальних лабораторних комплексів для дослідження систем управління різними технологічними об'єктами в умовах лабораторій ;

- Розробка віртуальних лабораторних комплексів для дослідження характеристик, режимів роботи і енергетичних процесів електроприводів постійного і змінного струму.

Враховуючи, що розробка зазначених комплексів вимагає знань не тільки в області електромеханіки, але й уміння розробляти алгоритми, програмувати, працювати з базами даних, значна частина дипломних проектів з даної тематики є межспеціальностними комплексними проектами, в яких студенти спеціальності «Електромеханічні системи автоматизації та електропривод» розробляють математичні моделі відповідних систем і об'єктів, виконують необхідні експериментальні дослідження, а студенти спеціальності «Системи управління і автоматики » вирішують питання алгоритмічного та програмного забезпечення, розробки інтерфейсів користувача, формування електронних методичних посібників і вказівок.

Технологія віртуальних лабораторних комплексів дозволяє кожному студенту не тільки набути навичок роботи з обладнанням, навчитися приймати якісні та швидкі рішення в різних ситуаціях, але й розширити, закріпити і пов'язати з практикою знання, отримані при теоретичному вивченні дисциплін, активізувати пізнавальну діяльність за рахунок отримання нових знань при виконанні віртуального експерименту, засвоїти фундаментальні закономірності, покладені в основу роботи реального обладнання.

Працюючи з віртуальним обладнанням, студент може не побоюватися вивести його з ладу своїми неправильними діями, має можливість оперативно отримувати відповіді на питання типу: «що буде, якщо ...?», Тобто значно збільшується інформаційна насиченість виконуваних лабораторних робіт.

Проведення оцінки економічної та соціальної ефективності створення і використання віртуальних комп'ютеризованих комплексів дозволяє отримати наступні результати:

– Зменшення витрат на створення, обслуговування, ремонт і модернізацію устаткування;

– Ліквідації витрат на тиражування однотипного лабораторного обладнання;

– Скорочення часу на виконання експериментальних досліджень у порівнянні з реальними фізичними установками;

– Скорочення термінів адаптації фахівців до умов виробництва;

– Скорочення часу технічної підготовки наукових досліджень.

Виконання поставленого завдання по створенню віртуальних лабораторних комплексів та комп'ютеризованих інформаційно-методичних комплексів навчальних дисциплін дозволить вирішити цілий ряд питань з організації підготовки фахівців-електромеханіків:

– Повне методичне забезпечення всіх видів занять та самостійної роботи студентів з вивчення конкретної навчальної дисципліни;

– Сучасне технічне забезпечення лабораторного практикуму дисципліни;

– Організація ефективного тренінгу студентів, в сенсі набуття навичок практичної роботи з електромеханічним обладнанням та розуміння фізичної сутності процесів, що відбуваються;

– Створення передумов для організації дистанційної форми навчання фахівців-електромеханіків;

– Організація та проведення ефективних курсів перепідготовки та перекваліфікації спеціалістів з вищою технічною освітою.

Реалізація цілого кола завдань методичного характеру, як показує досвід, може бути ефективно здійснена шляхом використання методів і способів експертних оцінок, що дозволяють визначити склад віртуального обладнання та утримання лабораторного практикуму, ефективність засвоєння матеріалу і можливість поширення отриманих знань на практичну роботу фахівця.

6.3 Аналіз показників ефективності застосування дрібномасштабних фізичних моделей електромеханічного обладнання

За допомогою використання дрібномасштабних фізичних моделей електромеханічного обладнання студент може не побоюватися вивести його з ладу своїми неправильними діями, так як ремонт такого обладнання вимагає мінімальних затрат в порівнянні з реальним обладнанням ремонт і обслуговування якого вимагає в рази більше часу і ресурсів.

Один із способів енергоресурсозбереження в дрібномасштабних фізичних моделях, це використання пристроїв віддаленого вводу / виводу, що здійснює функції керуючого пристрою, які в свою чергу дають наступні переваги:

– використання програмованого реле дозволить знизити до10% споживання електроенергію за рахунок відсутності громіздких шаф релейно-контактного управління ЕП ліфтів;

– підвищити надійність автоматизованої системи управління ЕП ліфта;

– скорочення обслуговуючого підйомну установку персоналу.

Розглянуте вище дозволяє виділити дві основні складові ефективності застосування дрібномасштабних моделей з частотно-регульованого ЕП в нашому випадку ліфта в порівнянні з реальним обладнанням:

– ефект від збільшення надійності системи керування електроприводом ліфта, обумовлений зниженням в п'ять разів передчасним ремонтом електрообладнання (заміна проміжних реле, пускачів, реле часу і т.д.);

– зниження грошових коштів фонду для оплати праці робітників за рахунок зменшення штату обслуговує ліфт персоналу .

Тоді загальна ефективність впровадження системи управління ЕП ліфта на базі програмованого реле визначаться виразом:

(6.1)

Виконаємо аналіз першої складової ефективності використання дрібномасштабних фізичних моделей частотно-регульованого ЕП ліфта.

До основних несправностей реального обладнання ліфтової установки можна віднести наступне:

– застосовувані в шафі обладнання реального ліфта реле виходять з ладу через наявність в них механічної частини, що призводить до швидкого зносу реле особливо в години пік, що характеризуються наявністю частих включень / виключень електроустаткування, наявність електричних розрядів при комутації навантаження і т.д.;

– ЕП ліфта часто виходить з ладу через збій в ланцюгах управління;

Витрати на обслуговування та поточний ремонт складаються з:

– затрат на заміну реле ;

– перемотку електродвигунів .

де – вартість реле; – вартість перемотки електродвигуна; , – кількість ремонтів за рік, відповідно.

Тоді перша складова ефективності впровадження автоматизованої системи управління ЭП ліфта:

, (6.1)

Дані о затратах на ремонт обладнання стосовно к релейній системі управління ЭП ліфта, наведені в табл. 5.1. Аналіз даних дозволяє сказати, що функціонування реального обладнання супроводжується значними вартісними затратами на заміну и ремонт обладнання із-за частої заміни реле (до 13 раз на рік), зносу ізоляції електричних машин (перемотка двигунів до 4 раз на рік).

Таблиця 5.1 – Витрати на ремонт обладнання

Стаття розходів	Вартість, грн	Кількість ремонтів за рік
Заміна реле, грн.	250	12
Перемотка електродвигуна, грн.	5400	2

Тоді перша складова ефективності впровадження системи управління ЭП ліфта на базі програмуємого реле буде:

грн.

Базовий штат обслуговуючого реальний ліфт персоналу і новий, необхідний для обслуговування дрібномасштабної комп’ютеризованої моделі ЭП ліфта, приведено в табл. 5.2.

Таблиця 5.2 – Штатна відомість

Назва спеціальності	Базовий штат	Новий штат
Черговий електрик	4	-
Черговий механік	2	-
Навчальний майстер	-	1
Всього	6	1

Складові энергоресурсозбереження при впровадженні дрібномасштабної комп’ютеризованої фізичної моделі ліфта в порівнянні з реальною установкою зведені в табл. 5.3..

Таблиця 5.3 – Складові энергоресурсозбереження

	За рахунок меншої частоти ввімкнень дрібномасштабної моделі ліфта в 1,9 раз знизились витрати на обслуговування і ремонт обладнання
	Необхідна кількість нового штату обслуговуючого модель персоналу склала 16,6% в порівнянні з базовим

Висновки за розділом:

Для того що б стати кваліфікованим фахівцем-електромеханіком, здатним приймати якісні інженерні рішення, швидко адаптуватися до умов виробництва, необхідно пройти серйозну практичну підготовку, яка неможлива без сучасного експериментально-дослідницького обладнання. Виходячи з цього необхідне створення комп'ютеризованих віртуальних лабораторних комплексів з відповідним методичним забезпеченням, що дозволить вирішити дану задачу в досить короткі терміни з найменшими фінансовими витратами. Крім того, студенти-розробники комплексів отримують навички реального проектування сучасних дослідницьких установок з використанням передових інформаційних технологій.

Ефективність впровадження дрібномасштабних фізичних моделей в нашому випадку ліфта з комп’ютеризованою системою управління електроприводом ліфта включає ефект від зниження відмов обладнання в 1,9 раз, скорочення штату обслуговуючого реальний ліфт персоналу на 16,6%.

7 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА У НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ

7.1 Техніка безпеки при роботі з ліфтовим обладнанням

Застосування різних типів пасажирських ліфтів, вантажопідйомних машин і механізмів вимагає вмілої роботи з ними, знання і дотримання заходів безпеки.

Пристрій і безпечна експлуатація пасажирських ліфтів та вантажопідіймальних механізмів регламентується Правилами будови і безпечної експлуатації ліфтів, затвердженими Держгіртехнаглядом. Згідно з правилами відповідальність за справний стан і безпечну експлуатацію пасажирських ліфтів та вантажопідіймальних механізмів покладається на спеціально виділеного наказом інженерно-технічного працівника ліфтової служби, підприємства, цеху або ділянки, де експлуатується даний механізм. Пасажирські ліфти і вантажопідйомні механізми всіх видів забезпечуються паспортами, в яких зазначають їх характеристики (тип, вантажопідйомність, швидкість руху і т.п.). Реєстрування в органах технічного нагляду підлягають всі ліфти, крім тих, у яких вантажопідйомність до 160 кг.

Підйомні механізми підлягають технічному огляду: частковому – не рідше одного разу на рік і повному – не рідше одного разу на три роки. Технічний огляд включає в себе огляд, статичні і динамічні випробування механізмів. При огляді перевіряється робота механізмів електрообладнання, освітлення, приладів управління і безпеки. Дозвіл на допуск ліфта в

експлуатацію видає інспектор технічного нагляду після огляду. Експлуатація ліфтів забороняється, якщо виявлені технічні неполадки або відхилення від норм і прострочений термін опосвідчення.

Безпека експлуатації пасажирських ліфтів та вантажопідйомних механізмів забезпечується надійністю і міцністю конструктивних елементів, канатів, ланцюгів. Пасажирські ліфти і вантажопідйомні механізми повинні мати надійні гальмівні пристрої, обмежувачі ходу (висоти підйому вантажу), обмежувачі вантажопідйомності і швидкості руху. Електричне обладнання пасажирських ліфтів та захисне заземлення повинні відповідати «Правилам пристроїв електричних установок», затвердженим Держгіртехнаглядом.

Ліфти не рідше 1 разу на рік проходять технічний огляд, при якому відбувається їх огляд, статичні і динамічні випробування. При огляді перевіряється робота механізмів електрообладнання, освітлення, пристроїв управління і безпеки.

Дозвіл на допуск до роботи з ліфтом і введення в експлуатацію видає інспектор технічного контролю після огляду.

Всі пасажирські та вантажні ліфти обов'язково обладнуються уловлювачами, які утримують кабіну від падіння при обриві троса, гальмом підйомної лебідки, противагою, дверними контактами, які не дозволяють пуск кабіни при відкритих дверях; обмежувачами вантажопідйомності і швидкості, кінцевими вимикачами. При обриві троса уловлювач зобов'язаний зупинити кабіну на відстані не більше 0,1 м від точки обриву.

Відповідальність за стан і експлуатацію ліфтів покладається на працівника підприємства. Обслуговування ліфтів може бути доручено за договором спеціалізованій організації.

Особистість, відповідальна за справність і безпечну експлуатацію ліфтів, обов'язково дотримується своєчасного проведення технічного опосвідчення, огляду, і не допускає до роботи ліфти з простроченим терміном огляду, профілактичних оглядів і ремонтів.

Перед початком проведення технічного обслуговування ліфта електромеханік зобов'язаний: а) попередити ліфтера, ліфтера–обхідника, диспетчера диспетчерського пульта, диспетчера ОДС про зупинку ліфта,

зробити запис в журналі і, отримавши ключі від машинного приміщення, розписатися в журналі видачі ключів; б) на всіх дверях шахти ліфта з дверцятами, через які проводиться посадка пасажирів або завантаження вантажів, вивісити плакати «Ліфт зупинений на технічний огляд». У ліфтів з автоматичним приводом дверей плакати на дверях шахті не вивішують, але відключають електропривод дверей; в) переконатися, що при відсутності кабіни на поверхах двері шахти ліфта не відкриваються;

г) перевірити справність огорожі шахти і, при необхідності, усунути несправність.

Перед початком проведення робіт з технічного обслуговування ліфта в машинному, блочному приміщеннях ліфта, в шахті і в приямку електромеханік зобов'язаний: а) відключити вступної рубильник; б) перевірити відсутність напруги на всіх запобіжних ланцюгах ліфта;

в) переконатися у відсутності людей в кабіні і в закритому положенні дверей шахти, перевести ліфт на режим управління з машинного приміщення і відключити викличні апарати. Далі, включити вступної рубильник і, за наявності магнітної відводки, переконатися, що двері поверху, на якому знаходиться кабіна, закрита; г) перемістити за допомогою апаратів ланцюга управління кабіну в положення між поверхами, щоб запобігти вхід в кабіну пасажирів.

Кожен ліфт, крім діспетчерізованого, повинен підлягати огляду ліфтером відповідно до вимог його виробничої інструкції. Діспетчерізовані ліфти підлягають огляду з періодичністю, визначеною організаціями, які його проводять.

Управління пасажирськими, вантажними і лікарняними ліфтами з внутрішнім керуванням повинно бути доручено ліфтерам.

Робота ліфта не допускається якщо: відсутній паспорт або відомості про реєстрацію; не проведено технічний огляд або експертне обстеження ліфта; Закінчився зазначений в паспорті термін роботи ліфта; не призначено наказом

працівників, відповідальних за організацію робіт з з технічного обслуговування і ремонту ліфтів, за організацію та за справний стан ліфтів; відсутня атестований обслуговуючий персонал (електромеханіки, ліфтери); не виконані приписи посадових осіб спеціально уповноваженого центрального органу виконавчої влади з промислової безпеки та охорони праці; технічного обслуговування і ремонту ліфтів, за організацію експлуатації та за справний стан ліфтів; відсутня атестований обслуговуючий персонал (електромеханіки, ліфтери); не виконані приписи посадових осіб спеціально уповноваженого центрального органу виконавчої влади з промислової безпеки та охорони праці; знос канатів перевищує встановлені норми; є тріщини, деформації в металоконструкціях ліфта; несправні прилади та пристрої безпеки, а також мають місце інші несправності, що впливають на безпечну експлуатацію ліфта.

Природне освітлення – освітлення приміщень прямим або відбитим денним світлом (видима частина променевої енергії сонця).

Організація раціонального природного освітлення на робочих місцях – одне з умов забезпечення нормальної виробничої діяльності людини. Недостатня освітленість робочого місця може спричинити професійне захворювання або виробничий травматизм .

Приміщення з постійним перебуванням людей повинні мати природне освітлення, яке забезпечується бічним, верхнім та комбінованим світлом. Бічне природне освітлення – освітлення приміщення через світлові прорізи у зовнішніх стінах.

Верхнє природне освітлення – освітлення приміщень через світловіліхтарі, прорізи у покритті або у стінах місць перепаду висот будівлі.

Комбіноване освітлення – поєднання верхнього та бічного природного освітлення.

Через постійну зміну зовнішнього світла природне освітленість наробочих місцях характеризується коефіцієнтом природної освітленості (КПО).

Коефіцієнт природної освітленості (КПО) – процентне відношення природної освітленості у будь-якій точці в середині приміщення до одночасно виміряної на тому ж рівні освітленості зовнішньої горизонтальної площини рівномірно розсіяним (дифузійним) світлом усього небосхилу

(7.1)

Для приміщень з одностороннім бічним освітленням нормується мінімальне значення КПО у точці, розташованій на відстані 1 м від стінки, найменш віддаленої від світлових прорізів, на перерізі вертикальної площини характерного розрізу приміщення та умовної робочої поверхні.

Для приміщень із двостороннім бічним освітленням нормується мінімальне значення КПО у точці посередині приміщення на перерізі вертикальної площини характерного розрізу приміщення та умовної робочої поверхні.

При верхньому або комбінованому освітленні нормується середнє значення КПО у точках, розташованих на перерізі вертикальної площини характерного розрізу приміщення та умовної робочої поверхні. При цьому перша та остання точки приближаються на відстані І м від поверхні стін або перегородок.

У разі комбінованого освітлення допускається розподіл приміщення на зони з бічним (прилеглі до зовнішніх стін з вікнами) та верхнім освітленням. Нормування та розрахунок природного освітлення у кожній зоні проводиться окремо.

Під час нормування природної освітленості визначається найменший розмір об'єкта розрізнення, відповідний йому розряд зорової роботи та нормований коефіцієнт природної освітленості.

Суть розрахунку полягає у визначенні сумарної плоті світлових прорізів, потрібної для забезпечення нормованого значення коефіцієнта природної освітленості на робочих місцях.

Розрахунок площі світлових прорізів виконується за формулами:

- при бічному освітленні ( через вікно):

(7.2)

де - площа світлових прорізів відповідно при бічному, м2 ; – нормативне значення КПО,%; – коефіцієнт; – світлова характеристика ліхтаря або світлового прорізу в площині покриття; – площа підлоги приміщення, м2; – коефіцієнт затінення вікон будівлями, що стоять навпроти; – загальний коефіцієнт світлопропускання; – коефіцієнт, що враховує підвищення КІІО при бічному освітленні за рахунок світла відбитого від поверхні приміщення та підстеляю чого шару прилеглого до будівлі;

Таблиця 7.1 – параметри навчальної дослідної лабораторії «Керування електромеханічними системами»

Довжина , м	5,9
Ширина . м	5,6
Висота , м	3,6
Площа підлоги	33
Площа стелі	33
Площа стіни	21,2

Загальний коефіцієнт світлопропускання розраховується за формулою:

(7.3)

де – коефіцієнт світло пропускання матеріалу; – коефіцієнт, який враховує втрати світла в рамі світло прорізу; – коефіцієнт, який враховує втрати світла в несучих конструкціях покриття (для стальних ферм 0,9; залізобетонних і дерев’яних - 0,8; при бічному освітленні - 1); – коефіцієнт, який враховує втрати світла в сонцезахисних пристроях (для штор і жалюзі, які прибираються і регулюються - 1; стаціонарних - 0,65-0,75; для горизонтальних козирків - 0,6-0,9); – коефіцієнт, який враховує втрати світла в захисній сітці, яка встановлюється під ліхтарями (приймається рівним 0,9).

Нормовані значення КПО для приміщень визначаються за формулою:

(7.4)

де – нормативне значення КПО; – коефіцієнт світового клімату; – коефіцієнт сонячного клімату.

Визначаємо середньовиважений коефіцієнт відбиття gсер:

(7.5)

Підставивши розраховані вище значення у формулу 7.2 отримаємо:

Вибираємо стандартні вікна з розміром 1080х1800 мм, тоді площа одного вікна становитиме

Визначаємо необхідну кількість вікон:

шт. (7.6)

Приймаємо 2 вікна. Для забезпечення необхідного освітлення лабораторії вибираємо одностороннє бокове освітлення двома вікнами на одній стіні.

Розрахуємо проміжок між вікнами по формулі:

(7.7)

7.3 Електробезпека при роботі з крановим обладнанням

Робота з великою машинною технікою супроводжується ризиком для життя, тому важливо дотримуватися правил електробезпеки при експлуатації та ремонті кранового обладнання. Так як крани використовуються часто в будівництві, машиніст, крім знання техніки безпеки в процесі управління краном, повинен дотримуватися заходів безпеки на будівельному майданчику.

Одним з важливих умов безпечної роботи є справна техніка, запасні джерела резервного та аварійного гідро-живлення , Їх присутність в процесі роботи гарантує не тільки справну роботу, але і збільшення потужності і скорочення часу переходу агрегату з робочого стану в транспортний.

Кожен працівник повинен робити керування і огляд крана в спецодязі і засобах індивідуального захисту. Для роботи з напругою до 1000 В необхідно використовувати діелектричні рукавички, килимки заземлення, гумові боти, калоші виготовлені зі спеціальної гуми з високим ступенем міцності і еластичності.

Перед використанням кранового обладнання необхідно упевнитися в справності електрообладнання.

Щільне прилягання якоря до магнітопроводу до якоря;

Чистота магнітопроводу;

Відсутність дефектів обмотки гальмових електромагнітів змінного струму;

Відсутність дефектів захисних пристроїв в ланцюзі електроживлення.

Також важливо дотримуватися інструкцій використання певного виду крана. Забороняється піднімати вантаж, що перевищує допустимі габарити і вага, працювати в особливо небезпечних умовах (погодні). Заборонено починати роботу без перевірки якості встановленого обладнання. У разі виявлення несправності крана в процесі роботи (задимлення, іскри в електрообладнанні) необхідно зупинити роботу і оглянути стан агрегату.

Потерпілому від ураження струмом, необхідно надати долікарську допомогу: ізолювати від джерела за допомогою безпечних матеріалів, зробити штучне дихання, викликати швидку допомогу. У разі загоряння деталей необхідно використовувати спеціальне обладнання для гасіння, викликати пожежну службу.

Висновки за розділом:

У сьомому розділі дипломної роботи були розглянуті питання техніки безпеки при роботі з ліфтовим обладнанням та порядок проведення технічного обслуговування ліфта, електробезпека при роботі з крановим обладнанням та порядок дії у випадку ураження струмом людини. Також був проведений розрахунок необхідного природнього освітлення для навчальної дослідної лабораторії «Керування електромеханічними системами», в результаті якого було отримана кількість і розмір вікон для забезпечення необхідного освітлення лабораторії.

7.ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНЕ ОБГРУНТУВАННЯ ВПРОВАДЖЕННЯ КОМП’ЮТЕРИЗОВАНОЇ ФІЗИЧНОЇ МОДЕЛІ ЛІФТА У НАВЧАЛЬНИЙ ПРОЦЕС

7.1 Розрахунок витрат на матеріали та покупні вироби

Основними технічними параметрами ліфта є вантажопідйомність, швидкість руху і висота підйому кабіни.

Зупиночна швидкість – швидкість, за якої включається механізм забезпечення необхідної точності зупинки.

, (7.1)

де – витрати основних матеріалів, – витрати комплектуючих матеріалів, необхідних для виготовлення лабораторного стенду з застосуванням базової системи управління.

Витрати на матеріали можна розрахувати за формулою:

, (7.2)

де – норма витрат матеріалів;

– ціна одиниці матеріалу, грн.

Розрахунок витрат на матеріали згідно з формулою (7.1–7.2) зводиться в таблицю 7.1.

Таблиця 7.1 – Витрати на матеріали

№	Найменування	Витрати	Одиниця виміру	Ціна за одиницю (грн)	Сума, (грн)
1	Короб пластиковий 200x250x200 мм	1	Шт.	50	50
2	Дошка 300x150x10 мм	2	Шт.	30	60
3	DIN-рейка e.din.stand.rail.101, 1м	1	Шт.	37	37
Всього:	147

Витрати на покупні вироби.

, (7.3)

де - кількість виробів і-го виду, шт, - ціна одного виробу і-го виду, грн.

Розрахунок витрат на покупні вироби згідно з формулою (7.3) зводиться до таблиці 7.2.

Таблиця 7.2 – Затрати на покупні вироби

№	Найменування	Витрати	Одиниця виміру	Ціна за одиницю (грн)	Сума, (грн)
1	Перетворювач частоти ОВЕН ПЧВ102-1К5-В	1	шт.	3143,00	3143,00
2	3-х позиційний тумблер	1	шт.	14	14
3	шайба М6	20	шт.	0,30	6,00
4	гвинт М6	10	шт.	0,50	5,00
5	гайка М6	10	шт.	0,50	5,00
6	1-но жильний провід	6	м	4,00	24,00
7	Магнітний пускач	5	шт.	140	700
Всього:	3897

Звідси

грн.

7.2 Розрахунок витрат на електроенергію

Розрахунок витрат електроенергії на виготовлення панелі для управління ліфтом здійснюється за формулою:

, (7.4)

де – час роботи обладнання, – номінальна потужність обладнання, – тариф на електроенергію.

Пайка проводилася паяльником потужністю 75Вт. Загальний час підключення паяльника до мережі складає 3 години.

Отже, загальний час роботи обладнання становить:

годин.

Номінальна потужність обладнання, що використовується на модернізацію лабораторного стенду складає:

кВт.

Тариф на електроенергію складає грн/ кВт год.

Таким чином, витрати на електроенергію складають:

грн.

7.3 Розрахунок монтажних витрат

Таким чином, витрати на монтажні роботи складають:

грн. (7.5)

7.4 Розрахунок витрат на заробітну плату

, (7.6)

де – час роботи на виготовлення складових частин та модернізацію робочого стенда, – годинна тарифна ставка працівника, з розрахунку беремо тарифну ставку 7грн/год, – коефіцієнт, що враховує додаткову заробітну плату, беремо приблизно = 1,2, – коефіцієнт, який враховує відрахування на соціальну страховку, беремо = 0,392;

Таким чином, витрати на заробітну плату становлять:

грн.

7.5 Розрахунок капіталовкладень

, (7.7)

де - капіталовкладення на створення комп’ютеризованої фізичної моделі ліфта; – базові витрати на покупні вироби та комплектуючі матеріали; – витрати на електроенергію при створенні стенда; – витрати на монтаж; – витрати на заробітну плату.

грн.

Протягом проведення розрахунків, були прораховані витрати на комп’ютеризацію фізичної моделі ліфта

Висновки за розділом:

8 ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА У НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ

8.1 Техніка безпеки при роботі з ліфтовим обладнанням

г) перевірити справність огорожі шахти і, при необхідності, усунути несправність.

8.2 Розрахунок необхідного природнього освітлення для навчальної дослідної лабораторії «Керування електромеханічними системами»

Комбіноване освітлення – поєднання верхнього та бічного природного освітлення.

(8.1)

Розрахунок площі світлових прорізів виконується за формулами:

– при бічному освітленні ( через вікно):

(8.2)

де – площа світлових прорізів відповідно при бічному, м2 ; – нормативне значення КПО,%; – коефіцієнт; – світлова характеристика ліхтаря або світлового прорізу в площині покриття; – площа підлоги приміщення, м2; – коефіцієнт затінення вікон будівлями, що стоять навпроти; – загальний коефіцієнт світлопропускання; – коефіцієнт, що враховує підвищення КІІО при бічному освітленні за рахунок світла відбитого від поверхні приміщення та підстеляю чого шару прилеглого до будівлі;

Таблиця 8.1 – параметри навчальної дослідної лабораторії «Керування електромеханічними системами»

Довжина , м	5,9
Ширина . м	5,6
Висота , м	3,6
Площа підлоги	33
Площа стелі	33
Площа стіни	21,2

Загальний коефіцієнт світлопропускання розраховується за формулою:

(8.3)

Нормовані значення КПО для приміщень визначаються за формулою:

(8.4)

де – нормативне значення КПО; – коефіцієнт світового клімату; – коефіцієнт сонячного клімату.

Визначаємо середньовиважений коефіцієнт відбиття gсер:

(8.5)

Підставивши розраховані вище значення у формулу 8.2 отримаємо:

Вибираємо стандартні вікна з розміром 1080х1800 мм, тоді площа одного вікна становитиме

Визначаємо необхідну кількість вікон:

шт. (8.6)

Розрахуємо проміжок між вікнами по формулі:

(8.7)

8.3 Електробезпека при роботі з крановим обладнанням

Перед використанням кранового обладнання необхідно упевнитися в справності електрообладнання.

Щільне прилягання якоря до магнітопроводу до якоря;

Чистота магнітопроводу;

Відсутність дефектів обмотки гальмових електромагнітів змінного струму;

Відсутність дефектів захисних пристроїв в ланцюзі електроживлення.

Висновки за розділом:

У восьмому розділі дипломної роботи були розглянуті питання техніки безпеки при роботі з ліфтовим обладнанням та порядок проведення технічного обслуговування ліфта, електробезпека при роботі з крановим обладнанням та порядок дії у випадку ураження струмом людини. Також був проведений розрахунок необхідного природнього освітлення для навчальної дослідної лабораторії «Керування електромеханічними системами», в результаті якого було отримана кількість і розмір вікон для забезпечення необхідного освітлення лабораторії.

ВИСНОВКИ

Використання частотно-регульованого електроприводу ліфта дозволить:

– поліпшити точність зупинки кабіни ліфта;

– забезпечити більш високу точність підтримки швидкості ліфта, незалежно від завантаження кабіни;

– обмежити пускові струми двигуна;

– відмовитись від використання додаткових маховиків, що дозволить знизити витрату електроенергії і зменшити нагрів електродвигуна;

– знизити знос колодок гальма і підвищити надійність його роботи.

Розроблено структуру системи управління ліфтом на базі пристроїв віддаленого вводу / виводу, що формують сигнали управління частотно-регульованим ЕП підйомника. Зроблено вибір елементів розробленої системи управління.

Аналіз отриманих в роботі статичних електромеханічних та енергетичних характеристик частотно-регульованого ЕП показав, що при досить широкому діапазоні зміни частоти обертання двигуна ККД і коефіцієнт потужності залишаються на рівні максимального.

ДОДАТКИ

Додаток А

Підпрограми розроблені в SCADA-системі zenon 6.51 на віртуальній мові Techno LD.

Рисунок А.1 – Підпрограма відчинення дверей на візуальній мові Techno LD

Рисунок А.2 – Підпрограма зачинення дверей на візуальній мові Techno LD

Додаток Б

Рисунок Б.1 – Підпрограма руху вгору на візуальній мові Techno LD

Рисунок Б.2 – Підпрограма руху вниз на візуальній мові Techno LD

Додаток В

Рисунок В.1 – Підпрограма уповільнення з зупинкою на візуальній мові Techno LD

ПЕРЕЛІК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

. Башарин А. В. Примеры расчетов автоматизированного электропривода / А. В. Башарин, Ф. Н. Голубев, В. Г. Капперман. – Л.: Энергия, 1971. – 440 с.

. Белов М. П. Автоматизированный электропривод типовых производственных механизмов и технологических комплексов / М. П. Белов,
В. А. Новиков, Л. Н. Рассудов. – М.: Издательский центр «Академия», 2004. – 576 с.

. Величко О. В. Теория электропривода. Часть 1. Механика и характеристики двигателей в электроприводе : учебное пособие /
Т. В. Величко, Д. И. Родькин. – Кременчуг : КГПИ, 1999. – 237 с.

. Герман-Галкин С. Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в Matlab 6.0 : учебное пособие / С. Г. Герман-Галкин. – СПб. : КОРОНА принт, 2001. – 320 с.

. Ещин Е. К. Электромеханические системы многодвигательных электроприводов: Моделирование и управление / Е. К. Ещин. – Кемерово, Кузбасский государственный технический университет, 2003. – 247 с.

. Костинюк Л. Д. Моделювання електроприводів : навчальний посібник / Л. Д. Костинюк, В. І. Мороз, Я. С. Паранчук. – Львів : Видавництво Національного університету «Львівська політехніка», 2004. – 404 с.

. Черных И. В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink/ И. В. Черных. – М.: ДМКПресс; СПб: Питер, 2008. – 288 с.

. Чиликин М. Г. Основы автоматизированного электропривода /
М. Г. Чиликин, М. М. Соколов, В. М. Терехов и др. – М. : Энергия, 1974. –
568 с.

. Сыромятников И. А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей / И. А. Сыромятников / под ред. Мамиконянца. – М. : Энергоатомиздат, 1984. – 240 с.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Аркуш

ДР.15.ІЕЕСУ.204.132.000.ПЗ

Розроб.

Петрук К. Г.

Перевірив

Сердюк О.О.

Реценз.

Шульга О. В.

Н. Контр.

Бойко Л. Г.

Затверд.

одькін Д. Й.

Розробка функціональної схеми та вибір обладнання

Літ.

Аркушів

КрНУ, каф. САУЕ

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Аркуш

ДР.15.ІЕЕСУ.204.132.000.ПЗ

Розроб.

Петрук К. Г.

Перевірив

Сердюк О.О.

Реценз.

Шульга О. В

Н. Контр.

Бойко Л. Г.

Затверд.

Родькін Д. Й.

Дослідження статичних режимів роботи автоматизованого електроприводу ліфтової установки

Літ.

Аркушів

КрНУ ім.. М. Остроградського, каф. САУЕ

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Аркуш

ДР.15.ІЕЕСУ.204.132.000.ПЗ

Розроб.

Петрук К. Г.

Перевірив

Сердюк О. О.

Реценз.

Шульга О. В

Н. Контр.

Бойко Л. Г.

Затверд.

Родькін Д.Й.

Дослідження динамічних характеристик автоматизованого технологічного комплексу

Літ.

Аркушів

КрНУ ім.. М. Остроградського, каф. САУЕ

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Аркуш

ДР.15.ІЕЕСУ.204.132.000.ПЗ

Розроб.

Петрук К. Г.

Перевірив

Сердюк О.О.

Реценз.

Шульга О. В.

Н. Контр.

Бойко Л. Г.

Затверд.

Родькін Д. Й.

Комп'ютеризована фізична модель ліфта в умовах навчально- дослідної лабораторії «Керування електромеханічними системами»

Літ.

Аркушів

КрНУ ім.. М. Остроградського, каф. САУЕ

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Аркуш

КП.14.ІЕЕСУ.204.132.000.ПЗ

Розроб.

Пертук К. Г.

Перевірив

Сердюк О.О.

Реценз.

Н. Контр.

Затверд.

Літ.

Аркушів

КрНУ, каф. САУЕ

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Аркуш

КП.14.ІЕЕСУ.204.132.000.ПЗ

Розроб.

Пертук К. Г.

Перевірив

Бойко Л. Г.

Реценз.

Н. Контр.

Бойко Л. Г.

Затверд.

Родькін Д. Й.

Техніко-економічне обґрунтування впровадження комп’ютеризованої фізичної моделі ліфта у навчальний процес

Літ.

Аркушів

КрНУ, каф. САУЕ

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Аркуш

ДР.15.ІЕЕСУ.204.132.000.ПЗ

Розроб.

Петрук К. Г.

Перевірив

Коренькова Т.В.

Реценз.

Шульга О. В

Н. Контр.

Бойко Л. Г.

Затверд.

Родькін Д. Й.

Енергоресурсозбереження

Літ.

Аркушів

КрНУ ім.. М. Остроградського, каф. САУЕ

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Аркуш

КП.14.ІЕЕСУ.204.132.000.ПЗ

Розроб.

Петрук К. Г.

Перевірив

Сукач С.В.

Реценз.

Н. Контр.

Затверд.

Літ.

Аркушів

КрНУ, каф. САУЕ

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Аркуш

ДР.15.ІЕЕСУ.204.132.000.ПЗ

Розроб.

Петрук К. Г.

Перевірив

Огарь В. О.

Реценз.

Шульга О. В.

Н. Контр.

Бойко Л. Г.

Затверд.

Родькін Д. Й.

Літ.

Аркушів

КрНУ ім.. М. Остроградського, каф. САУЕ

Змн.

Арк.

№ докум.

Підпис

Дата

Аркуш

ДР.15.ІЕЕСУ.204.132.000.ПЗ

Розроб.

Петрук К. Г.

Перевірив

Сукач С.В.

Реценз.

Шульга О. В.

Н. Контр.

Бойко Л. Г.

Затверд.

Родькін Д. Й.

Охорона праці та безпека у надзвичайних ситуаціях

Літ.

Аркушів

КрНУ ім.. М. Остроградського, каф. САУЕ

Автоматизований електропривод пасажирського ліфта в умовах навчально-дослідної лабораторії