ДИАГНОСТИКА И НАСТРОЙКА НА ТЕХНИЧЕСКИ СРЕДСТВА НА СИСТЕМАТА ЗА УПРАВЛЕНИЕ
препис
1 Проект "Инженерен състав на Зауралието" МИНИСТЕРСТВО НА ОБРАЗОВАНИЕТО И НАУКАТА на България Федерална държавна образователна институция за висше професионално образование "Кургански държавен университет" Катедра по автоматизация на производствените процеси ДИАГНОСТИКА И НАСТРОЙКА НА ТЕХНИЧЕСКИ СЪОРЪЖЕНИЯ НА СИСТЕМАТА ЗА УПРАВЛЕНИЕ производства” Курган 2014 г.
4 и управлението се извършва за оценка на техническото им състояние, като при необходимост се посочват мястото, видът и причините за неизправностите [2]. Техническото състояние на превозното средство се разбира като набор от техните вътрешни свойства, които са обект на промени по време на производство и експлоатация, характеризиращи съответствието или несъответствието на качеството на превозното средство с изискванията, установени от експлоатационната и техническата документация. Техническото състояние на автомобила се характеризира с определени особености, които от своя страна зависят от количествените и качествени характеристики на свойствата на отделните устройства. Вътрешните свойства на ТС се определят от набор от свойства на взаимосвързани и взаимозависими функционални елементи, които са част от системата за управление. Общият брой на състоянията, в които може да бъде системата за управление, се определя от броя на функционалните елементи и връзките между тях. Фигура 1 Общ изглед на предния панел Преходите на автомобила от едно техническо състояние към друго са случайни събития. Следователно всяко състояние на превозното средство преди мониторинг и диагностика има известна несигурност, за разкриването на която 4
5 трябва да бъдат диагностицирани. Резултат от контрол и диагностикаследва да има заключение за техническото състояние на системата за управление на автомобила. При решаване на задачи за управление и диагностика се изискват произволни технически състояния на елементите на системата, а алгоритмите на функциониране се считат за зададени. Предполага се, че управляваните превозни средства могат да бъдат в краен набор S от състояния. Този набор може да бъде разделен на две подмножества S и добри и S n дефектни състояния. Преходът на превозно средство от едно състояние в друго, като правило, се обяснява с появата на неизправност в него. Подмножеството от състояния S и експлоатируеми включва всички състояния, които позволяват на превозното средство да изпълнява възложените му функции, т.е. здравен статус. Преходът от едно състояние към друго в подмножеството S може да се обясни с появата на неизправности в TS, които обаче не водят до загуба на производителност, т.е. не предизвикват преминаването на превозното средство по отношение на техническото състояние към подмножество S n от неизправни състояния. За TS на системи за управление на технологични обекти подмножеството S и често включва едно състояние, съответстващо на изправността на всички елементи на системата. Подмножеството S n от неизправни състояния включва всички състояния, съответстващи на възникване на неизправност в автомобила, водеща до загуба на тяхната работоспособност. Мощността на подгрупата се определя от броя на неизправностите, които могат да бъдат открити от съответните знаци. Такава класификация на техническите условия на превозното средство ни позволява да разделим процеса на контрол и диагностика на два етапа. На първия етап се установява принадлежността на превозното средство към едно от подмножествата S и или S n. Тази процедура се нарича проверка на изправността на автомобила. Анализът на състоянията на TS в подмножеството S и ви позволява да установите естеството на промяната в степента на тяхното представяне и в някои случаи да предвидите момента на преходасъстоянието на системата за управление в подмножество S n, и следователно, за прогнозиране на състоянието на превозното средство. На втория етап се определя в кое от състоянията на подмножеството S n се намира управляваното превозно средство. Този етап може да се нарече откриване на повреда. 2.2 Структурата на системата за диагностика на техническите средства Процесът на диагностика е многократно подаване на определени въздействия върху обекта на диагностика, многократно измерване и анализ на отговорите (реакциите) на обекта на тези въздействия. В зависимост от метода на прилагане на тестови действия към обекта на диагностика се разграничават системи за тест и функционална диагностика. В тази лабораторна работа се използва системата за функционална диагностика 5.
6 Системите за функционална диагностика използват работни сигнали като тестови действия. Тези въздействия съответстват на работните алгоритми на функциониране на обекта на диагностика и не могат да се избират произволно. Системите за функционална диагностика се използват, като правило, по време на работа на системата за управление. При отстраняване на неизправности системата за управление обикновено се представя под формата на функционален модел или функционална логическа диаграма. Функционалният модел се различава от блоковата схема по избора на първични функционални елементи. Под функционален елемент се разбира част от диагностичния обект (възел, блок, устройство, отделен елемент), който може да бъде само в едно от двете състояния: изправно или неизправно. При изграждането на структурна диаграма те изхождат от закономерностите на работните процеси в диагностицираната ТС, докато при изграждането на функционален модел изхождат от дадена точност на локализиране на повредата, като се вземат предвид конструктивните характеристики на ТС. При изгражданефункционалните модели трябва да се ръководят от следните правила: във всеки функционален елемент трябва да се знаят стойностите (номинални, допустими отклонения) на входните и изходните параметри, тяхната функционална зависимост и метод на управление; когато поне един от входните сигнали излезе извън допустимите граници, се появява изходен сигнал, който също излиза извън допустимите граници; функционален елемент на модела на диагностичния обект се счита за дефектен, ако за всички входни сигнали, които са в допустими граници, на изхода му се появява сигнал, чиито стойности са извън допустимите граници; стойностите на външните входни сигнали винаги са в рамките на допустимите отклонения; ако изходният сигнал на i-тия функционален елемент е вход за j-тия функционален елемент, тогава стойностите на тези сигнали са еднакви; комуникационните линии между функционалните елементи са абсолютно надеждни; всеки първичен функционален елемент на модела може да има само един изходен сигнал с произволен краен брой входни сигнали. Функционалният модел е изпълнен под формата на графична схема, на която всеки функционален елемент е обозначен с правоъгълник с определен брой входни стрелки (входни сигнали) и една изходна стрелка (изходен сигнал). Изходът на всеки функционален елемент може да бъде свързан към произволен брой входове, докато входът на всеки елемент може да бъде свързан само към един изход. Входове, които не са свързани към никакъв изход, се наричат външни. Те предават външни въздействия върху диагностицирания обект. Външните влияния се означават с X ij, където i е номерът на функционалния елемент, j е номерът на входа на този елемент. Изходите на функционалните елементи се означават с Z i, където i е номерът на функционалния елемент. 6
9 По правило за всички физически параметри на автомобилаизвестни са допустимите граници на тяхното изменение. Следователно здравният мониторинг ще се състои в наблюдение на параметрите, от които зависят основните функции. Ако някоя основна функция не се изпълнява, тогава възниква задача за отстраняване на неизправности. В този случай параметърът, чиито стойности са извън допустимите граници, трябва да се счита за функция на някои други параметри, които са физически параметри на по-малки устройства или съседни структурни елементи. Продължавайки подобни разсъждения, е изготвена схема за наблюдение на производителността и отстраняване на проблеми. Помислете за съставянето на алгоритъм за отстраняване на неизправности, като използвате примера на технически средства на система за управление и защита на трифазен асинхронен електродвигател. Основната функция на тази система е да осигури пускането и спирането на електродвигателя. Тази функция се изпълнява, ако при наличие на напрежение в електрическата мрежа със зададените параметри състоянието на превключвателното устройство ще се промени. В процеса на наблюдение на определеното състояние се взема решение за изправността или неизправността на силовата верига и веригата за управление на системата. Последователно следене на сигналите на веригите, диагностициране на техните отделни секции, можете да определите дефектното устройство. Схемата (алгоритъмът) за отстраняване на неизправности на техническите средства на системата за управление е показана на фигура 3. На тази фигура изходите на функционалните елементи са обозначени Z i, където i е номерът на функционалния елемент, решението за здравето на i-тия елемент на системата Р i : Р 0 системата е в добро състояние; P 1 захранващите контакти са дефектни; P 2 бутонът "Старт" е повреден; P 3 намотката е повредена; P 4 бутонът "Стоп" е повреден; P 5 приемната част на термичното реле е повредена; P 6 спомагателни контакти на магнитния стартер са повредени; Р 7 прекъсващите контакти са повреденитермично реле; Индикаторните лампи P 8 са дефектни. 3 ИЗХОДНИ ДАННИ ЗА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ЛАБОРАТОРНАТА РАБОТА 3.1 Схема на пускане, реверсиране и спиране на трифазен асинхронен електродвигател В лабораторната работа се използват следните елементи: прекъсвач QF1; контактори KM1, KM2; бутони за управление "Напред", "Стоп", "Назад"; светлинни индикатори "Напред", "Стоп", "Назад"; модул за симулация на повреда; 9
11 цифров мултиметър ; асинхронен електродвигател Ml. В тази статия се изследва системата за управление на асинхронен двигател с възможност за реверс [3, 4]. Силовата част на веригата за управление на асинхронен двигател с възможност за реверс е показана на фигура 5. На фигура 5 са подчертани елементите на автоматичния превключвател QF1 и контакторите KM1 и KM2. Буквите и цифрите показват клемите, съответстващи на обозначенията на предния панел. При натискане на бутона "Напред" се подава напрежение към управляващата намотка на контактора KM1. Захранващите контакти KM1 се затварят и двигателят се захранва. В този случай се отваря нормално затвореният контакт "61-62" на контактора KM1, който при едновременно натискане на бутона "Назад" предотвратява включването на контактора KM2. При натискане на бутона "Стоп" напрежението се отстранява от управляващата намотка на контактора KM1. Захранващите контакти KM1 се отварят и двигателят спира. При натискане на бутона "Назад" се подава напрежение към управляващата намотка на контактора KM2. Захранващите контакти KM2 се затварят и двигателят се захранва. В този случай нормално затвореният контакт "61-62"контакторът KM2 се отваря, което при едновременно натискане на бутона "Напред" предотвратява включването на контактора KM1. При натискане на бутона "Стоп" напрежението се отстранява от управляващата намотка на контактора KM2. Захранващите контакти KM2 се отварят и двигателят спира. единадесет
12 Фигура 6 Схема на управление на асинхронен двигател с възможност за реверс 4 РЕД НА ИЗПЪЛНЕНИЕ НА ЛАБОРАТОРНАТА РАБОТА Лабораторната работа се изпълнява в следния ред: 1 С помощта на комплект свързващи проводници сглобете електрическата верига в съответствие с фигури 5 и 6. 2 Включете прекъсвача "Вход". 3 Включете прекъсвача QF1. 4 Натиснете бутона "Напред", електрическият мотор ще започне, запомнете посоката на въртене. 5 Натиснете бутона за спиране, моторът ще спре. 6 Когато натиснете бутона "Назад", двигателят трябва да се обърне. 7 Натиснете бутона "Стоп". 8 Учителят въвежда повреда, като превключва в горна позиция на превключвателите SA1 SA6 на модула за симулация на повреда. 9. Включете мултиметъра и задайте режима на измерване на електрическото съпротивление (превключете регулатора на позиция "Ω"). 10 В съответствие с алгоритъма за отстраняване на неизправности, даден в раздел 2.3, използвайте мултицет, за да определите неизправност в захранващата верига или веригата за управление на системата. 11 След приключване на работа изключете прекъсвачите. 5 СЪДЪРЖАНИЕ НА ДОКЛАДА 1 Електрически схеми на силовата верига и управляващата верига. 12
13 2 Диаграма за отстраняване на неизправности в системата за управление и подробно описание на алгоритъма за търсене. 3 Описание на повреди в системата за управление, открити по време на лабораторната работа. 4 Изводи за свършената работа. 6 КОНТРОЛНИ ВЪПРОСИ 1 Какво се разбира под понятието "техническо състояние на автомобила"? 2 Каквопараметри характеризират техническото състояние на системата? 3 Какви са етапите на процеса на диагностика на техническите средства на системата? 4 Назовете методите за използване на диагностична информация и дайте кратко описание на всеки от тях. 5 Опишете алгоритъма, използван за диагностика на техническите средства на системата за управление и защита на трифазен асинхронен двигател. 6 Каква е целта на затварящите контакти KM1 и KM2, свързани паралелно с бутоните "Напред"? 7 При какви условия светва индикаторът? 8 Обяснете работата на системата за управление при стартиране на асинхронен двигател. 9 Обяснете работата на системата за управление, когато асинхронният двигател е изключен. 10 Как се използва цифров мултиметър в лабораторията? СПИСЪК НА ИЗПОЛЗВАНИ ИЗТОЧНИЦИ 1 Лабораторен стенд "Електрически монтаж и настройка на релейно-контакторна схема за управление на двускоростен асинхронен двигател с короткозатворен ротор": Техническо описание. Челябинск: Учтех-Профи, с. 2 Леонов А.И., Дубровски Н.Ф. Основи на техническата експлоатация на радиоелектронно оборудване. Москва: Лениздат, стр. 3 Алиев И.И. Електрически апарати: Наръчник. М.: РадиоСофт, стр. 4 Електрически и електронни устройства: Учебник за ВУЗ / Изд. Ю. К. Розонова. М.: Информелекто, с. 13
14 Сбродов Николай Борисович ДИАГНОСТИКА И НАСТРОЙКА НА ТЕХНИЧЕСКИТЕ СЪОРЪЖЕНИЯ НА СИСТЕМАТА ЗА УПРАВЛЕНИЕ Ръководство за изпълнение на лабораторната работа по дисциплината "Средства за автоматизация и управление" за редовни и задочни студенти от направление "Автоматизация на технологичните процеси и производство" Авторско издание Подписано за печат Формат 60x84 1/16 Тип хартия. 1 Дигитален печат 1.0 Уч.-изд.л. 1.0 Поръчай 43 Тираж 50 Не се продава Редакторско-издателски центърКГУ, Курган, ул. Гогол, 25. Кургански държавен университет. 14