Acționări electrice inteligente. Acționare electrică inteligentă a supapelor de închidere bazată pe unitatea de control ESD-VTG Acționare inteligentă a supapelor

Condiții preliminare de bază pentru dezvoltarea unităților electrice digitale inteligente

Începutul dezvoltării accelerate a sistemelor digitale care stau la baza sistemelor de control inteligente pentru acționările electrice ar trebui considerat apariția primului microprocesor în 1971. De atunci, această industrie a cunoscut o dezvoltare rapidă, care continuă până în zilele noastre.
Datorită progreselor tehnologiei microprocesoarelor și electronicii de putere, dispozitivele încorporate și-au găsit o utilizare practică în ultimii ani. sisteme cu microprocesoare, tranzistoare IGBT, sisteme de microcontrolere de înaltă performanță pentru controlul direct al echipamentelor digitale și module inteligente de putere IPM, capabile să controleze în timp real procesele dinamice ale acționărilor electrice.

Microcontrolerele moderne includ funcții de control digital direct, care sunt integrate direct în microcontrolere și se disting printr-o arhitectură dezvoltată și un sistem de comandă, care permit rezolvarea celor mai tipice probleme de control al sistemelor dinamice la nivel de cod rapid. Noile abordări utilizate în sistemele de control digital pentru acționările electrice moderne includ:
— trecerea de la contoare convenționale la seturi de contoare/temporizatoare universale cu canale de comparare/captură încorporate și mai departe la procesoare de evenimente multicanal;
— disponibilitatea canalelor de ieșire de mare viteză la frecvențe de până la 20-50 kHz;
— procesarea de precizie a temporizării secvențelor de impulsuri multicanal de intrare pentru interfața cu o clasă largă de senzori de feedback (puls, inductivi, elemente Hall etc.);
— disponibilitatea funcției de intrare de mare viteză la frecvențe de până la 100 kHz și mai mari;
— crearea de dispozitive periferice specializate, cum ar fi „decodoare în cuadratura” pentru procesarea semnalelor de la cei mai comuni senzori de feedback (în special, senzori optici prevederi);
— disponibilitatea funcțiilor pentru controlul direct al întrerupătoarelor de alimentare și identificarea poziției/vitezei;
— crearea de generatoare PWM unificate multicanal cu capabilități încorporate pentru controlul digital direct al comutatoarelor cu invertor, redresoarelor active și convertoarelor DC-DC în moduri de modulație PWM frontală, centrată și vectorială;
— integrarea unui procesor de evenimente și a unui generator PWM multicanal într-unul dispozitiv universal- manager de evenimente;
— realizarea de microcontrolere cu dual event managers pentru controlul digital direct al drive-urilor conform sistemului: „Active redresor-Inverter-Motor” și „DC-DC Converter – Inverter-Motor”, precum și pentru controlul drive-urilor dual-motor;
— o creștere semnificativă a vitezei convertoarelor analog-digitale (timp de conversie până la 100 ns pe canal), sincronizarea automată a proceselor de pornire ADC cu funcționarea altor dispozitive periferice, în special, generatoare PWM;
canalizarea automată a proceselor de conversie în ADC prin mai multe canale (până la 16)
— suport pentru controlul curentului continuu și funcțiile de control direct al cuplului.
Caracteristicile enumerate ale controlului digital al acționărilor electrice, împreună cu dezvoltarea accelerată a tehnologiei microprocesoarelor, creează un climat favorabil pentru dezvoltarea și implementarea tehnologiilor inovatoare și utilizarea metodelor matematice moderne pentru sinteza sistemelor de control a acționărilor electrice.

Câteva metode și abordări matematice utilizate în sistemele de control inteligente pentru acționările electrice

Una dintre problemele urgente în sinteza unui propulsor electric modern este construirea unor sisteme de control optime. La formularea problemei sintetizării controlului optim, pe lângă ecuațiile obiectului de control, se selectează un criteriu de optimitate, care trebuie realizat într-un timp finit, sub rezerva restricțiilor specificate privind controlul, vectorul de fază și condițiile la limită.
O anumită funcție obiectivă acționează ca un criteriu de optimitate (de exemplu, atingerea performanțelor maxime, consum minim de energie etc.).
Sunt cunoscute diferite abordări pentru a rezolva această problemă. Printre cele mai comune sunt așa-numitele metode gradient, în care funcția țintă este prezentată ca funcțională a mai multor variabile de stare ale unui sistem dinamic - F(x1,x2, ... xn).
Conform algoritmului metodei gradientului, pentru a determina direcția de mișcare spre optim, este necesar să se găsească derivate parțiale: δF/δx1; δF/δx2;… δF/δxn, care determină vectorul gradient, și fac un pas în direcția scăderii acestuia. La fiecare pas de optimizare se repetă procedura de calcul a gradientului. Ca urmare, la punctul final, valoarea funcționalului F(x1,x2, … xn) atinge un extrem, iar valoarea gradientului atinge valoarea sa zero.
La implementarea metodelor de gradient în practică, apar multe întrebări legate de justificarea tipului de calitate funcțională, de lungimea pasului la fiecare iterație, precum și de probabilitatea ca traiectoria mișcării să cadă la un punct minim local și de rezolvarea problemei găsirii unui extremul global.
Trecerea la sistemele de control al sistemelor digitale, construite folosind componente moderne și tehnologie cu microprocesoare, a făcut posibilă trecerea la noi tehnologii de control al acționărilor electrice, care anterior nu erau atinse din cauza limitărilor tehnice. Astfel de tehnologii includ sinteza sistemelor de acționare electrică cu elemente de inteligență artificială, care utilizează pe scară largă evoluțiile naturii vii în probleme de adaptare a organismelor la un mediu extern în schimbare.
Recent, au fost propuși mulți algoritmi pentru optimizarea controlului sistemelor dinamice bazate pe simularea comportamentului organismelor vii. S-au răspândit diferiți algoritmi stochastici de căutare, care în literatura internă sunt cunoscuți ca algoritmi de populație. Ei aparțin clasei de algoritmi euristici, a căror convergență către o soluție globală nu a fost dovedită teoretic, dar pe baza experimentelor numerice s-a demonstrat că în majoritatea cazurilor dau rezultate destul de bune.
Sunt prezentate următoarele clasificări ale algoritmilor populației:
— algoritmi evolutivi, inclusiv algoritmi genetici;
— algoritmi de populație inspirați din fauna sălbatică;
- algoritmi inspirați natura neînsuflețită;
— algoritmi inspirați de societatea umană;
- alți algoritmi.
La rândul lor, algoritmii evolutivi includ:
-algoritmi genetici,
-strategia evolutiei,
-programare evolutivă,
-algoritmi de evolutie diferentiala (diferentialevolution),
-programare genetică.
Algoritmii evolutivi se bazează pe principiile generale ale evoluției biologice (selectarea, mutația și reproducerea indivizilor) și fac parte dintr-o tehnologie mai largă de așa-numită soft computing, care include logica fuzzy, rețelele neuronale, raționamentul probabilistic și rețelele de încredere, care sunt utilizate independent sau în diverse combinații în sinteza sistemelor cu inteligență artificială.
Printre algoritmii de optimizare care sunt utilizați pe scară largă pentru sinteza sistemelor de acționare electrică se numără algoritmii de populație inspirați din natura vie, care nu necesită calcule de gradient pentru a găsi extremul funcției obiectiv (algoritmi roi de particule, colonie de furnici și roi de albine).
La baza lor, astfel de algoritmi imită comportamentul colectiv al stolurilor de păsări și al bancilor de pești sau comportamentul unei colonii de furnici sau al unui roi de albine. Algoritmul pentru comportamentul fiecărui individ dintr-o turmă poate fi implementat pe următoarele principii:
1) dorinta la deplasare de a evita ciocnirile cu cei mai apropiati indivizi ai stolului;
2) alegerea vitezei ținând cont de vitezele indivizilor care se deplasează în apropiere într-un stol;
3) minimizarea distanței până la cei mai apropiați vecini.
Aceste principii sunt folosite într-una dintre cele mai populare metode matematice - așa-numita metodă roiului de particule, care a fost dezvoltată inițial pentru a simula coregrafia unui stol de păsări, iar mai târziu a fost dezvoltată pentru a rezolva problemele de optimizare a sistemelor dinamice. Algoritmul de optimizare folosind metoda roiului de particule poate fi prezentat în Fig. 1.

Fig.1. Algoritm de optimizare a roiului de particule
În fiecare moment de timp, particulele au un anumit vector de poziție și viteză în spațiul stărilor, care se modifică la fiecare iterație conform următoarei formule:
vi= ω∙ vi+a1∙ rnd()∙(pbesti - xi) + a2∙rnd(). (gbesti - xi),
Unde:
a1, a2 sunt accelerații constante (viteza de convergență a algoritmului depinde de alegerea acestor parametri);
pbesti t este cel mai bun punct găsit de particulă;
gbesti este cel mai bun punct traversat de toate particulele sistemului;
xi este poziția curentă a particulei;
rnd() – o funcție care returnează un număr aleator de la 0 la 1 inclusiv.

Coeficientul ω, numit coeficient de inerție de către Yuhui Shi și Russell Eberhart, echilibrează amploarea explorării cu atenția la soluțiile suboptime găsite.
În cazul lui ω >1, vitezele particulelor cresc, se despart și explorează spațiul mai amănunțit. În caz contrar, viteza particulelor scade în timp.
După calcularea direcției vectorului v, particula se deplasează în punctul x= x + v,
bazat pe cel mai bun extremum obținut de o anumită particulă și informații despre cele mai optime particule din roi.
Dacă este necesar, valorile celor mai bune puncte pentru fiecare particulă sunt actualizate pentru toate particulele în ansamblu, după care ciclul se repetă.
Următoarele pot fi alese ca condiție pentru finalizarea algoritmului de optimizare folosind metoda roiului de particule: căutarea unui extremum se termină la atingerea unui anumit număr de iterații în care soluția nu a fost îmbunătățită.
În prezent, metodele inteligente de control bazate pe metoda roiului de particule reprezintă o alternativă serioasă la metodele tradiționale de optimizare.
De exemplu, în ceea ce privește sistemele de control a acționării electrice a supapelor, este prezentat un algoritm simplificat bazat pe metoda roiului de particule, care permite optimizarea parametrilor filtrelor pasive pentru a suprima armonicile curente și a crește eficiența antrenării electrice. Acest algoritm este potrivit pentru proiectarea filtrelor pasive în sistemele de antrenare electrică sincronă cu trei tipuri de sarcină: cu cuplu constant; cu turație constantă și cuplu variabil; cu viteză variabilă și cuplu variabil. Ca urmare a aplicării metodei, s-a realizat o reducere a influenței compoziției armonice a curenților și tensiunilor asupra rețelei. AC, precum și creșterea eficienței acționării electrice
În rezolvarea problemei de optimizare a controlului rulmenților magnetici activi (AMP), au fost comparate două modificări ale algoritmului clasic de optimizare a roiului de particule (PSO): un algoritm cu greutate de inerție liniară descrescătoare (LDW-PSO); Algoritm cu abordare factor de constricție (CFA-PSO) Pe baza rezultatelor simulării pe calculator a ambelor versiuni ale algoritmului, se oferă o evaluare a convergenței procedurilor de minimizare a funcției obiectiv, definită ca o integrală a valorii absolute a erorii. Se arată că acești algoritmi PSO asigură convergența necesară și eficiența de calcul ridicată la optimizarea diferitelor structuri de controlere PID utilizate în sistemele de stabilizare a rotorului în direcțiile radiale și axiale.
În prezent, metoda roiului de particule este utilizată și în problemele de optimizare a parametrilor de proiectare a mașinilor electrice.
Astfel, pentru a crește acuratețea calculelor legate de flux, precum și pentru a optimiza principalii parametri de proiectare și funcționare ai unui motor sincron cu magneți permanențiși suspensia magnetică a rotorului, a fost dezvoltată o nouă tehnică de modelare a acestuia, bazată pe metode de optimizare a unui roi de particule și cele mai mici pătrate de vectori suport. În timpul simulării, unghiul rotorului, curentul înfășurării de lucru și forța suspensiei sunt specificate și se determină legătura fluxului. Relațiile dintre parametrii inițiali și determinați sunt derivate. Beneficii confirmate noua tehnicaîn ceea ce priveşte acurateţea şi viteza de calcul în comparaţie cu abordarea tradiţională utilizată anterior.
Unul dintre domeniile în care metoda roiului de particule a devenit destul de utilizată este optimizarea proiectelor motoarelor electrice de tip comutator utilizate în sistemele moderne de acționare electrică. De exemplu, se știe că segmentarea polului magnetic este eficientă și într-un mod simplu pentru a reduce cuplul de la interferența câmpului armonic care apare în mașinile sincrone puternice cu magneți permanenți. Pentru a rezolva această problemă, este necesar să se aplice metode de optimizare multicriteriale. O abordare posibilă și consumatoare de timp este selectarea lățimii optime și a decalajului segmentelor magnetice folosind metoda elementelor finite. Lucrarea propune o strategie nouă, mai economică, bazată pe utilizarea unui model semi-analitic al cuplului electromagnetic rezultat din acțiunea interferenței câmpului armonic, împreună cu optimizarea multicriterială a designului mașinii folosind metoda roiului de particule. Eficacitatea metodei propuse este arătată prin comparație caracteristici tehnice două prototipuri de mașini sincrone cu poli segmentați cu două și trei blocuri de magneți permanenți pe pol, optimizate prin metoda roiului de particule, cu caracteristicile motoarelor cu magnet permanenți cu magnet permanenți optimizate prin metoda elementelor finite.
Când căutăm noi abordări pentru optimizarea controlului acționărilor electrice, nu ne limităm la a imita stoluri de păsări și roiuri de insecte. Algoritmii eficienți de optimizare a populației includ și algoritmi care imită comportamentul anumitor bacterii. Astfel, este luată în considerare tehnologia inovatoare de control inteligent al unui motor cu reluctanță comutată folosind așa-numitul. Algoritmul Smart Bacterial Foraging (SBFA), care simulează comportamentul chemotactic al bacteriilor - mișcarea acestora de-a lungul unui gradient de concentrație a nutrienților. Sunt discutate posibilitățile de utilizare a algoritmului SBFA pentru optimizarea sistemelor de control adaptiv. Eficacitatea metodologiei propuse este ilustrată de exemplul de optimizare a regulatorului de turație proporțional-integral al unei acționări electrice cu reluctitate comutată cu un motor de 4 kW și o configurație 8/6. Erorile de viteză minimă și ondulația de cuplu sunt utilizate ca funcție de optimizare multi-obiectivă, iar un procesor de semnal digital TMS320F2812 este utilizat ca platformă pentru implementarea algoritmului de control.
În general, bibliografia articolelor științifice dedicate optimizării sistemelor de comandă a acționărilor electrice folosind algoritmi de populație care imită comportamentul ființelor vii se ridică la sute de publicații numai în ultimii ani. S-au obținut rezultate inspiratoare, care dau motive de speranță că în viitorul apropiat principiile teoretice considerate vor deveni practică de zi cu zi și vor face posibilă atingerea unei noi etape, până atunci de neatins, în dezvoltarea automatizării industriale și a transporturilor.

LITERATURĂ
1. N.N. Șchelkunov, A.P. Dianov „Instrumente și sisteme cu microprocesor”, Moscova, Radio și Comunicații, 1989, 288p.
2. Kozachenko V.F. Sisteme de control cu microcontroler pentru acționări electrice:
starea actuală și perspectivele de dezvoltare, http://www.motorcontrol.ru/publications/controllers.pdf
Departamentul de acționare electrică automată MPEI, Moscova, 2014.
3. Voronov A.A. Teoria controlului automat. În 2 părți. Partea a II-a Teoria sistemelor automate neliniare și speciale. –M.: Şcoala superioară, 1986. 504 p.
4. Algoritmi inspirați din natură: manual de instruire/ A. P. Karpenko. - Moscova: Editura MSTU im. N. E. Bauman, 2014.
6. Singh S., Singh B.. Design optimizat al filtrului pasiv folosind algoritmul de optimizare a roiului de particule modificat pentru un motor sincron LCI alimentat cu un convertor cu 12 impulsuri. IEEE Trans. Ind. Ap.. 2014. 50, N 4, str. 2681-2689. engleză
7. Stimac Goranka, Braut Sanjin, Zigulic Roberto. Analiza comparativă a algoritmilor PSO pentru reglarea controlerului PID. Bărbie. J. Mech. ing.. 2014. 27, N 5, str. 928-936. Biblie 21. engleză
Sun Xiaodong, Zhu Huangqiu, Yang Zebin. Modelarea neliniară a legăturii de flux pentru un motor sincron fără rulmenți cu magnet permanenți cu optimizare modificată a roiului de particule și mașini vectoriale de suport pentru cele mai mici pătrate. J. Comput. și Theor. Nanosci.. 2013. 10, N 2, p. 412-418, 3 ill.. Biblia. 29. engleză
Optimizarea formei multiobiective a mașinilor sincrone cu magneți permanenți cu poli segmentat, cu caracteristici îmbunătățite ale cuplului. Ashabani Mahdi, Mohamed Yasser Abdel-Rady I. IEEE Trans. Magn. 2011. 47, nr. 4, p. 795-804, 11 ill. BIBL. 47. engleză
Daryabeigi Ehsan, Dehkordi Behzad Mirzaeian
Controler inteligent bazat pe algoritmi de hrănire bacteriană pentru controlul vitezei motorului cu reluctanță comutată. - P. 364 - 373. - engleză. // International Journal of Electrical Power and Energy Systems, 2014, Volumul 62.

Desen. Unitate electronică de control EP de închidere și supape de control ESD-VT G

În prezent, există o nevoie semnificativă de modernizare a acționărilor electrice (ED) supape de închidere uz industrial general. În 2007, în aceste scopuri, compania EleSy a lansat o serie de blocuri electronice ESD-VTG (Fig. 1), concepute pentru a controla supapele electronice de închidere și control de diferite tipuri (supape glisante și cu pană, supape cu bilă, supape fluture etc.).

Noua unitate de control a fost dezvoltată inițial pentru modernizarea supapelor electrice de închidere utilizate anterior, care aveau o resursă scurtă din partea elementelor mecanismului cu came pentru setarea microîntrerupătoarelor electromecanice de deplasare. Tehnologia de reglare și configurare întrerupătoarelor de limita de cursă este, de asemenea, extrem de incomodă din punct de vedere operațional, necesitând deschiderea capacului comutatorului, precum și setarea manuală a camelor și a săgeții indicator. Precizia instalării unor astfel de dispozitive electronice este scăzută, iar integrarea lor într-un sistem modern de control al procesului cu interfețe digitale este problematică. Într-o acționare electrică modernizată, o nouă unitate de control este instalată pentru a o înlocui pe cea veche. În acest caz:

devine posibilă integrarea acționării electrice în sistemul de control al procesului prin interfața serială RS-485;
atunci când ED este echipat cu un senzor electronic de poziție, care asigură o precizie ridicată de poziționare, este posibilă reglarea rapidă a pozițiilor finale ale elementului de închidere a supapei în diferite moduri, inclusiv fără a porni motorul și a deplasa închiderea supapei. element;
Acționarea electrică este echipată cu un ambreiaj electronic de limitare a cuplului în două sensuri; acest ambreiaj oferă posibilitatea de a lucra „la oprire” cu un cuplu dat, identificarea cuplului de antrenare la mișcare pe baza valorilor curenților motorului și a tensiunii rețelei, precum și setarea sensuri diferite restricții de cuplu în funcție de direcția de mișcare a acționării electrice și de poziția supapei de închidere;
Unitatea furnizează în mod independent întregul set necesar de algoritmi pentru protejarea motorului și supapelor, eliminând necesitatea instalării unor sisteme complexe de relee externe.

Trebuie remarcat faptul că senzorul electronic vă permite să controlați poziția conexiunii de ieșire a unității electrice, inclusiv în absența tensiunii de rețea și nu necesită o baterie pentru a funcționa în acest mod. ED-ul de pe supapă este configurat fără a pătrunde în interiorul unității prin setarea parametrilor în registrele de configurare de la stația de control locală folosind butoane de control sau un panou de control cu infraroșu.

Un sistem de meniu ierarhic dezvoltat, o descriere verbală intuitivă a parametrilor în limba rusă, afișată pe un afișaj alfanumeric cu două linii, fac configurarea la fel de ușoară ca și utilizare telefon mobil. Unitatea electronică monitorizează parametrii de intrare împotriva depășirii limitei maxime și a setărilor incorecte.

În timpul procesului de configurare, este posibil să setați suplimentar algoritmul de funcționare al acționării electrice, valorile valorilor limită de cuplu în funcție de poziția elementului de închidere a supapei, blocarea algoritmilor protecțiilor selectate, configurarea Intrare/ieșire de la distanță conform unui algoritm specificat de utilizator Este, de asemenea, posibil să setați un astfel de mod pentru setarea întrerupătoarelor de limită în care trebuie să mutați supapa de închidere. Este posibil să setați moduri de oprire la atingerea limitei de compactare sau a unei poziții finale specificate, precum și un mod de cuplu „șoc” la începerea deschiderii.

Unitatea are un sistem de înregistrare a evenimentelor care urmărește și stochează în memorie non-volatilă comenzile, accidentele și stările ED (ultimele 300 de evenimente) indicând marca temporală a apariției. Informațiile înregistrate de acest sistem vă permit să restabiliți cauzele situațiilor problematice.

Unitatea are o interfață RS-485 care funcționează folosind protocolul ModBus RTU. Interfața discretă vă permite să emiteți comenzi „Închidere”, „Deschidere”, „Oprire” folosind semnale de tensiune 220 AC sau 24 DC. Timpul semnalului de răspuns este stabilit în registrele de configurare ale blocului. Dispozitivul electronic produce semnale discrete despre poziția supapei „Deschis”, „Închis”, etc.

Ca opțiune pentru unitățile de control electronice, consumatorul poate achiziționa o telecomandă cu infraroșu pentru a configura unitatea și a citi datele stocate în ea: jurnalul de evenimente și parametrii de setări. Utilizarea unei telecomenzi cu schimb bidirecțional vă permite să transferați un fișier de parametri de configurare pregătit pe un computer personal către dispozitivele electronice instalate la fața locului, reducând astfel timpul de configurare. Citind jurnalul de evenimente al unității cu ajutorul telecomenzii, acesta poate fi vizualizat pe ecranul computerului pentru a evalua activitatea personalului de serviceși funcționarea corectă a dispozitivului electronic, starea rețelei electrice etc. Fișierul jurnal de evenimente poate fi trimis printr-un computer personal conectat la Internet către departamentul de service EleSy pentru a primi sfaturi cu privire la situațiile cu probleme.

Un regulator de tensiune tiristor (TRV) este utilizat ca întrerupător de alimentare în unitate, care determină dimensiunile mici, fiabilitatea ridicată și costul redus al sursei de alimentare cu energie electrică.

Unitatea ca parte a unui antrenament electric asincron cu tiristoare îndeplinește următoarele funcții: y protecție împotriva curenților de scurtcircuit; y limitarea curenților motorului la nivelul maxim admis; y protectia termica a motorului de suprasarcina; y formarea impulsurilor cuplului de pornire necesare pentru a depăși forțele de frecare uscată, blocare etc.; y limitarea momentului în mișcare, ceea ce ajută la prevenirea defecțiunii elementelor mecanice ale acționării electrice; y lucrați pe accent menținând un moment dat.

Îndeplinirea acestor cerințe în sistemul TRN-AD este complicată de natura semicontrolată a tiristoarelor, distorsiunea nesinusoidală a curenților statorului motorului și lipsa metodelor de control al cuplului prin ajustarea unghiului de deschidere al tiristoarelor.

În EP pot fi utilizate diferite tipuri de cutii de viteze. Cerințele privind limitările de cuplu ale acționării electrice sunt îndeplinite ținând cont de proprietățile cutiei de viteze și, în primul rând, trebuie luat în considerare coeficientul de transfer al cuplului Km. După cum au arătat studiile, coeficientul Km în cutii de viteze variază semnificativ în funcție de modul de funcționare. De exemplu, pentru o cutie de viteze cu un raport de transmisie Kr = 220, utilizată în electronica supapelor, valorile se modifică după cum urmează: y lucrează la oprire la pornirea cu aplicarea șocului cuplului: Km = 0,8 Kr.; y lucru la oprire la pornire cu aplicare lină a cuplului: Km = 0,65 Kr; y lucru în mișcare: Km = 0,9 Кр× f(Мc), unde Мc este momentul de rezistență; y trecerea de la modul de conducere la modul de oprire: Km = 0,95 Kr.

Astfel, algoritmul de control al acționării electrice trebuie să țină cont de natura neliniară a elementelor sale (IM, TPH, cutie de viteze). Datorită faptului că coeficientul Km pentru diferite cutii de viteze poate avea unele diferențe (datorită imperfecțiunii tehnologiilor de fabricație a elementelor sale), este necesar să se prevadă posibilitatea adaptării corespunzătoare a sistemului de control. Pentru a rezolva această problemă la crearea unei unități de control electronice, algoritmul prezentat în Fig. 3 sub forma unui grafic. Nodurile graficului arată modurile logice de funcționare ale sistemului de control sub forma unor stări fixe, unde există o logică proprie de funcționare, un model de proces și criterii pentru atingerea scopului stabilit al modului. Liniile graficului arată condițiile și direcțiile tranzițiilor atunci când apar evenimente în sistem care determină o schimbare de regim. Desemnări de evenimente pe săgeți:

comanda de mutare;
prezența unui scurtcircuit de fază;
prezența unui scurtcircuit liniar;
cronometru de testare a scurtcircuitului de fază;
cronometru de testare liniar de scurtcircuit;
fără cronometru de mișcare;
finalizarea procedurii momentului de impact;
numărul de încercări de aplicare a cuplului de impact este zero;
depășirea momentului de mișcare;
turația motorului este mai mult de jumătate din turația nominală;
comanda de oprire, ajungand la pozitia tinta;
fără cronometru de mișcare.

Îndeplinirea cerințelor de protecție împotriva curenților de scurtcircuit se realizează prin aplicarea unor impulsuri de testare preliminare tiristoarelor cu unghiuri mari de deschidere φ (170° pentru determinarea unui scurtcircuit de fază și 120° pentru unul liniar). La sfârșitul testului, cuplul de oprire specificat la pornire este procesat în acest caz, unghiul de deschidere al tiristoarelor este format în conformitate cu limita de cuplu specificată și tensiunea curentă a rețelei. În absența mișcării, controlul este transferat la algoritmul „Impact”, care generează un impuls de cuplu datorită unghiului de deschidere zero al tiristoarelor cu controlul numărului de porniri ale acestui algoritm și revenirea ulterioară la unghiul de deschidere anterior al tiristoare. La începutul mișcării, unghiul de deschidere al tiristoarelor tinde către o valoare minimă (algoritmul „Mișcare”), iar calculul cuplului de sarcină se efectuează ca o funcție tabelară a tensiunii rețelei, curentului motorului și factorului de putere. În acest mod, motorul funcționează într-o secțiune liniară a caracteristicii mecanice și oferă o viteză apropiată de viteza nominală. Dacă cuplul depășește valoarea specificată, controlul este transferat la algoritmul „Oprire” cu o modificare treptată a unghiului de deschidere al tiristoarelor, ceea ce duce la o scădere a vitezei, „relaxarea” cutiei de viteze și capacitatea de a controla în funcție de tabelul care „formează” cuplul la pornire. Dacă mișcarea motorului electric nu este reluată într-un interval de timp specificat, este generat un semnal de alarmă despre depășirea cuplului de sarcină și motorul este oprit.

În concluzie, trebuie remarcat faptul că pentru un studiu mai detaliat al capacităților unei astfel de semnături electronice, este posibil să o obțineți pe site www.elesy.ru simulator software de supape electronice de închidere cu o unitate de control electronic ESDVTG. Acest produs software este cel mai apropiat model posibil al unui drive electric real cu o unitate de control ESD-VTG. Există și simulatoare pentru alte unități de control electronice produse de EleSy. Acest model este construit pe baza: y software-ul real încărcat în unitate electronică ESD-VTG; y sisteme de ecuații diferențiale pentru modelarea funcționării unui motor trifazat asincron cu rotor cu colivie; y principii de funcționare a TRN pentru o sarcină trifazată fără bornă zero; y abilitatea de a crea control „virtual” printr-o interfață serială. Folosind simulatorul propus, utilizatorul are posibilitatea de a simula funcționarea electronicii supapei de închidere (ținând cont de diagrama de sarcină, starea rețelei electrice, conexiunile efectuate la interfața și părțile de putere ale unității etc. .).

Desen. Unitate electronică de control EP de închidere și supape de control ESD-VT G

În prezent, există o nevoie semnificativă de modernizare a acţionărilor electrice (ED) ale supapelor de închidere pentru uz industrial general. În 2007, în aceste scopuri, compania EleSy a lansat o serie de unități electronice ESD-VTG (Fig. 1), concepute pentru a controla supapele electronice de închidere și control de diferite tipuri (supape glisante și cu pană, supape cu bilă, supape fluture, etc.).

devine posibilă integrarea acționării electrice în sistemul de control al procesului prin interfața serială RS-485;
atunci când ED este echipat cu un senzor electronic de poziție, care asigură o precizie ridicată de poziționare, este posibilă reglarea rapidă a pozițiilor finale ale elementului de închidere a supapei în diferite moduri, inclusiv fără a porni motorul și a deplasa închiderea supapei. element;
Acționarea electrică este echipată cu un ambreiaj electronic de limitare a cuplului în două sensuri; acest cuplaj oferă capacitatea de a lucra „la oprire” cu un cuplu dat, de a identifica cuplul de antrenare la mișcare pe baza valorilor curenților motorului și a tensiunii de rețea, precum și de a seta diferite valori pentru limitarea cuplului. în funcție de direcția de mișcare a acționării electrice și de poziția elementului de închidere;
Unitatea furnizează în mod independent întregul set necesar de algoritmi pentru protejarea motorului și supapelor, eliminând necesitatea instalării unor sisteme complexe de relee externe.

Un sistem de meniu ierarhic dezvoltat, o descriere verbală intuitivă a parametrilor în limba rusă, afișată pe un afișaj alfanumeric cu două linii, fac configurarea la fel de ușoară ca și utilizarea unui telefon mobil. Unitatea electronică monitorizează parametrii de intrare împotriva depășirii limitei maxime și a setărilor incorecte.

Ca opțiune pentru unitățile de control electronice, consumatorul poate achiziționa o telecomandă cu infraroșu pentru a configura unitatea și a citi datele stocate în ea: jurnalul de evenimente și parametrii de setări. Utilizarea unei telecomenzi cu schimb bidirecțional vă permite să transferați un fișier de parametri de configurare pregătit pe un computer personal către dispozitivele electronice instalate la fața locului, reducând astfel timpul de configurare. Citind jurnalul de evenimente al unității cu ajutorul telecomenzii, acesta poate fi vizualizat pe ecranul computerului pentru a evalua activitățile personalului de întreținere și funcționarea corectă a electronicii, starea rețelei electrice etc. Fișierul jurnal de evenimente poate fi trimis printr-un computer personal conectat la Internet către departamentul de service EleSy pentru a primi sfaturi cu privire la situațiile cu probleme.

comanda de mutare;
prezența unui scurtcircuit de fază;
prezența unui scurtcircuit liniar;
cronometru de testare a scurtcircuitului de fază;
cronometru de testare liniar de scurtcircuit;
fără cronometru de mișcare;
finalizarea procedurii momentului de impact;
numărul de încercări de aplicare a cuplului de impact este zero;
depășirea momentului de mișcare;
turația motorului este mai mult de jumătate din turația nominală;
comanda de oprire, ajungand la pozitia tinta;
fără cronometru de mișcare.

În concluzie, trebuie remarcat faptul că pentru un studiu mai detaliat al capacităților unei astfel de semnături electronice, este posibil să o obțineți pe site www.elesy.ru simulator software de supape electronice de închidere cu o unitate de control electronic ESDVTG. Acest produs software este cel mai apropiat model posibil al unui drive electric real cu o unitate de control ESD-VTG. Există și simulatoare pentru alte unități de control electronice produse de EleSy. Acest model este construit pe baza: y software real încărcat în unitatea electronică ESD-VTG; y sisteme de ecuații diferențiale pentru modelarea funcționării unui motor trifazat asincron cu rotor cu colivie; y principii de funcționare a TRN pentru o sarcină trifazată fără bornă zero; y abilitatea de a crea control „virtual” printr-o interfață serială. Folosind simulatorul propus, utilizatorul are posibilitatea de a simula funcționarea electronicii supapei de închidere (ținând cont de diagrama de sarcină, starea rețelei electrice, conexiunile efectuate la interfața și părțile de putere ale unității etc. .).

Caracteristicile Intelligent Electric NA Drive

Unitățile sunt proiectate ținând cont de cele mai recente progrese în protecția inteligentă a unității și a componentelor sale individuale, precum și de diagnosticarea lor de la distanță și locală. Astăzi, ele respectă pe deplin toate cerințele moderne pentru astfel de echipamente din majoritatea sectoarelor economiei naționale.

Partea de putere a acționării electrice este realizată pe baza acționării electrice NA. Funcții inteligente suplimentare sunt furnizate în blocul inteligent, care este atașat la unitate ca bloc funcțional separat.

o. citiri ale modului de conducere:

Telecomanda - control de la distanță a unității
Local - control local al conducerii
Oprit - oprire a conducerii
Auto - modul de autoscanare a conducerii (opțional în PCU - poziționator de acționare)
Set - setarea parametrilor convertizorului

b. indicații de stare a unității:

Deschis - unitatea este complet deschisă
Închidere - actuatorul este complet închis
Run - unitatea este în mișcare
Eroare - eroare de unitate

Cu. indicații ale poziției de funcționare a unității 0 - 100%

d. numărul erorii de unitate

Funcții de conducere inteligente

Diagnosticarea rotației corecte a fazelor și eliminarea nepotrivirii acestora;
Controlul direcției de mișcare a unității fără a arunca fire de instalare;
Posibilitatea de a seta moduri de funcționare ale unității - zguduire și menținere;
Setarea directiei de miscare a actionarii in cazul pierderii semnalului de comanda;
Selectarea metodei de oprire a acționării la atingerea pozițiilor finale - la atingerea poziției finale sau la depășirea cuplului;
Verificarea timpului de funcționare al unității în funcție de resursa „deschidere-închidere”;
Verificarea stării potențiometrului de măsurare;
Modul de calibrare automată a cursei de antrenare;
Selectarea semnalelor de ieșire din tipurile prezentate sau stabilirea propriilor valori;
Instalarea și reglarea „zonelor moarte” ale cursei de antrenare - protecție împotriva „efectului de ciocan”;
Setarea și reglarea orei de trecere a „zonei moarte” - amânarea unor semnale pentru acest timp;
Furnizarea unui semnal despre poziția unității după procesarea semnalului de „defecțiune”;
Setarea și reglarea punctelor de început și de sfârșit ale semnalului analogic;

Opțiuni de unitate inteligente disponibile în meniu (când utilizați PMU)

	Modul on-off	CPT (senzor de curent)	PCU (pozitionator)
Verificare PH (verificare de fază)
Direct (direcția de mișcare)
Inch/hold
Esd dir (mișcare în caz de absență a semnalului de control)
Verificare TQ (metoda de oprire la atingerea pozițiilor extreme)
Ciclu (verificați numărul de cicluri)
Verificare PIU (verificare potențiometru)
Scanare automată (mod de calibrare automată)
Selecție intrare (setarea semnalelor de ieșire)
Set de intrare (setarea semnalelor de ieșire nu din meniu)
Banda moartă (setarea zonei moarte)
Timp de întârziere (setarea timpului de întârziere a semnalului)
Intrare F/A (furnizează un semnal despre poziția actuatorului după un semnal de eroare)
Cl out Set (setarea semnalului de ieșire la „0”)
Op out set (setarea „100” a semnalului de ieșire)

Proiectarea conexiunilor electrice, separate într-o unitate separată, cu schemele de conexiuni electrice instalate în fabrică, nu permite pătrunderea umidității atmosferice și a prafului în interiorul unității. Aceasta crește ciclu de viață unitate și performanța fiecăreia dintre componentele sale pe toată durata de viață a unității.

Schema electrică a blocului de borne

	Descriere

Tensiunea de alimentare U, V, W	Tensiune trifazata 380 V 50 Hz.



Borne de intrare	Telecomanda - Inchis
	Telecomanda - Deschide
	Telecomanda - Stop
	Telecomanda - ESD
	Telecomanda - Auto
	Telecomanda AC COM
	Telecomanda DC COM
	Intrare de la distanță 4-20 mA(+)
	Intrare de la distanță 2-20 mA(-)
Borne de ieșire	Tensiune integrală 24VDC(+)
	Tensiune integrală 24VDC(-)
	Monitor COM	Max. De ex. 250VAC 5A
	Monitor Pornit/Oprit
	Monitorizați de la distanță
	Defect COM	Max. De ex. 250VAC 5A


	Cursa de lucru a COM	Max. De ex. 250VAC 5A
	Cursa de lucru la Închis
	Progresul lucrărilor până la Deschidere
	Închiderea completă a COM	Max. De ex. 250VAC 5A
	Închidere completă NC
	Închidere completă NR
	Deschiderea completă a COM	Max. De ex. 250VAC 5A
	Deschidere completă NC
	Deschidere completă NR
	Ieșire de la distanță 4-20 mA (+)
	Ieșire de la distanță 4-20 mA (-)

Scheme de conexiuni electrice

NA 301 (Tip pornit-oprit)
NA 302 (Tip CPT)
NA 303 (tip PCU)

Protocolul Profibus de mare viteză funcționează prin portul RS485 pe 2 fire schema electrica. Până la 126 de unități inclusiv pot fi conectate printr-o rețea cu un repetor adecvat. În lipsa unui repetor (repetitor), pot fi conectate doar 32 de dispozitive.