MEMORIUL JUSTIFICATIV
Proiect de licenta
Cuprins
Cuprins
Capitolul 1. Automatul ProgramabilSiemens S7 300 6
1.1 Principiile de baza a PLC-ului 6
1.2 Modul de realizare a unui program 11
Capitolul 2. Motorul asincron trifazat 17
Capitolul 3. Softstarterul DM4-340-55k 22
3.1 Generalitati 22
3.2 Caracteristicile softstarterului23
Capitolul 4. Caracteristicile tehnice ale presei24
4.1 Scopul masinii25
4.2 Generalitati25
4.3 Actionarea masinii25
4.4 Motorul principal si motorul de reglare berbec25
4.5 Comanda pneumatica a cuplei si a franei26
Capitolul 5. Programul realizat in Simatic Step 726
Capitolul 6. Schema electrica desfasurata 42
Bibliografia61
Anexe62
Capitolul 1. Automatul programabil Siemens seria S7 300, modelul 315 2DP
In trecut aplicatiile erau controlate prin relee si contactoare. Functiile de control erau determinate de modul de combinare a acestor relee si contactoare, senzori, etc. astfel ca acest mod de control s-a numit controlare de legaturi hard (cablare clasica).Un astfel de sistem putea fi instalat numai dupa ce se cunostea fiecare miscare a sistemului, pozitia fiecarei componente, rolul lor.In cazul unei greseli era necesara recablarea partii care nu functiona, orice lucru suplimentar necesitand o reorganizare a intregului sistem.
In prezent un PLC (controler logic programabil) este utilizat frecvent in comanda unor componente electrice, hidraulice sau pneumatice.
Este mai simpla rescrierea unui program PLC si adaugarea de noi conexiuni decat o recablare completa.
Functionarea PLC-ului este determinata de programul care se gaseste in memoria acestuia.
1.1 Principiile de baza ale PLC-ului
Pentru rezolvarea unei aplicatii sunt necesare urmatoarele:
Calculator (Unitate de Programare Programming Device)
Cablu de Comunicare (de Date)
PLC
Figura 1.1 Comunicarea intre PC si PLC
PLC poate executa toate instructiunile incarcate in memoria lui. Nu este necesar sa existe o conexiune permanenta intre calculator si PLC.
Figura 1.2 PLC modulul si componentele sale - seria S7-300.
Totalitatea componentelor de pe sina formeaza un RACK
Comunicatia intre componentele PLC-ului este asigurata prin intermediul unor conectoare amplasate intre ele.
Elementele de baza sunt urmatoarele(figura 1.3):
Sursa de alimentare
Unitatea centrala de procesare ( CPU)
Module de semnal (Digitale si Analogice, intrari si iesiri)
Modul de interfata (Conectarea unor noi module, intrari si iesiri in alta parte)
Modul de functii (Module de control al miscarii, Motoare, came, etc.)
Procesor de comunicatie (Comunicari de date cu alte sisteme)
Figura 1.3 Elementele de baza a PLC-ului
Sursa de alimentare a PLC-ului are nevoie de alimentare de 24V pentru functionare, astfel tensiunea de la retea este convertita in 24V DC.
Figura 1.4 Sursa de alimentare
Figura 1.5 Pozitia alimentarilor pentru sursa de alimentareUnitatea centrala de procesare (CPU - procesor) este inima unui PLC, aici se prelucreaza datele.
Figura 1.6 Unitatea centrala de procesare
Exista 2 tipuri de CPU (modele mai vechi si mai noi) selectorul pentru modul de functionare poate cupla in pozitia dorita.
Cele mai importante pozitii de operare ale unui PLC sunt: RUN si STOP. In pozitia STOP programul din memoria PLC-ului nu este executat. In pozitia RUN programul din memoria PLC-ului este executat.
In cazul in care un PLC are numai memorie RAM, la decuplarea PLC-ului sau la o pana de tensiune, bateria are rolul de a mentine programul existent in memoria PLC-ului.
Figura 1.7 Bateria PLC-uluiProgramul poate fi mentinut permanent in memorii FLASH, EPROM, sau la PLC-urile mai noi in memorii MMC. Astfel nu mai sunt necesare bateriile.Exemplu de memorii pentru PLC-uri noi si vechi. Memoriile sunt in general de 3 tipuri:
Flash Eprom
Ram
MMC
Figura 1.8 Memorii folosite
EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory) memorie cu posibilitatea doar de citire, nu se poate rescrie decat dupa stergerea prin impulsuri electrice.
RAM (Random Acces Memory) memorii temporale de citire, scriere care in cazul lipsei tensiunii pierd informatia stocata astfel necesita baterie sau o sursa suplimentara de tensiune.
MMC Micro Memory Card un nou tip de memorie care poate fi stearsa si rescrisa in orice moment.
Tensiunea interna de lucru a unui PLC este de 5V, pentru aceasta trebuie adaptate semnalele de intrare si iesire ale PLC-ului prin intermediul unor module de semnal (intrari, respectiv iesiri). Fiecare modul de semnal contine LED-uri pentru indicarea canalului active, respective numarul canalului.
Realizarea legaturilor se face cu ajutorul unui conector care se introduce in modul (conectorul poate fi precablat). Diferente pot exista doar intre modulele de semnal care pot fi digitale sau analogice.
Modulele de semnal analogic- convertesc semnalul analogic in semnal digital fiind astfel posibila procesarea semnalului de catre PLC.
Modulele de semnal digital- convertesc semnalul primit de la senzori. cu ajutorul acestor module se pot primi si trimite semnale digitale.
Figura 1.9 Module de semnal analog si digital
Module functii - sunt module speciale folosite pentru controlul miscarii, controlul pozitie motoarelor pas cu pas, sau a unor aplicatii mai speciale.
Figura 1.10 Module functiiModulele de comunicatie realizeaza schimb de date cu diferite sisteme legate la reteaua locala (exemplu calculator), se poate reliza comunicarea cu alte PLC din sistem, cu celelalte calculatoare de programare.
Figura 1.11 Module de comunicatieSistemul BUS permite comnicarea intre componentele unui RACK. Figura 1.12 Sistemul BUSConectorul BUS se monteaza in spatele componentului individual pentru fiecare modul.
Figura 1.13 Conectorul BUS
In timpul procesului de lucru PLC-ul conecteaza sau deconecteaza contactoarele din sistem in functie de programul din memoria lui.
In timpul testarii programului modificarile se pot efectua ONLINE prin intermediul unui calculator cu ajutorul unui cablu de date. 1.2 Modul de realizare a unui program
Sistemul de operare este un program intern care este necesar pentru realizarea operatiilor de baza intr-un PLC. Acesta se afla in CPU-ul (Unitatea Centrala de Procesare) PLC-ului (se livreaza direct cu CPU) reprezinta legatura dintre modulele PLC si programul realizat de utilizator.
Pentru fiecare aplicatie este necesar sa se realizeze un program prin intermediul unui soft care sa controleze aplicatia. Programarea se poate face in diferite moduri, in cazul SIEMENS-ului, softul necesar este SIMATIC Step7, modurile de programare fiind LAD (Diagrama Liniara), FBD (Functii Bloc) sau STL (Lista de stari).
Pentru ca programul realizat de programator sa fie inteles de PLC este necesar ca acesta sa fie translatat intr-un cod masina care este mai apoi incarcat in memoria PLC-ului
Dupa pornirea PLC-ului fiecare linie de program este parcursa de catre sistemul de operare.
Diagrama functie bloc acest mod de programare utilizeaza dreptunghiuri interconectate care au intrari si iesiri. Simbolurile din interiorul dreptunghiurilor reprezinta functia pe care o indeplinesc. Intrarile sunt localizate in stanga dreptunghiurilor si iesirile in dreapta.
Semnalul este parcurs intotdeauna de la stanga la dreapta.
Circuitul electric reprezentat in FBD.
Functia reprezentata este functia SI.
Figura 1.14 Diagrama functie bloc(FBD)
Diagrama linie (LAD) este similara cu schemele electrice clasice, simbolurile folosite fiind dispuse liniar una sub alta.
Figura 1.15 Diagrama linie(LAD)
Diagrama lista (STL) este diagrama care o folosim atunci cand functia pe care dorim sa o realizam nu se poate face in celelate moduri. Tot in acest mod este pastrat programul in memoria PLC.
In diagrama STL totalitatea conditiilor se numesc instructiuni. Prima secventa a instructiunilor pe care procesorul o verifica este starea intrarilor. La STL sunt verificate daca sunt indeplinite operatiile logice. Figura 1.16 Diagrama lista(STL)
Modul de scriere a adreselor, tipuri de adrese logice
BIT- caracter binar, cea mai mica unitate de masura a unui numar. Poate lua valoarea 0 sau 1.
BYTE este compus din 8 biti cu un nr de la 0 la 7. Urmareste stari de semnal de la 8 biti.
WORD este compus din 2 byte sau 16 biti. Se pot astfel face combinatii de 16 intrari sau 16 iesiri.
DWORD este compus din 2 word, 4 byte sau 32 de biti. Reprezinta cea mai mare unitate de masura care poate fi procesat de un PLC.
Adresa de bit
Figura 1.17 Adresa de bit
Adresa de byte
Figura 1.18 Adresa de byte
Exemplu de adresare(fig 1.19):
BYTE ul de adresare este notat separat fata de BIT-UL de adresare astfel ca fiecare intrare si iesire este clar definit atat in ceea ce priveste adresa de bit cat si cea de byte.
Fig 1.19 Exemplu de adresare
Linia de program: o linie de program este cea mai mica unitate de program.
Instructiunea: defineste ce tip de functie se executa in momentul in care se proceseaza linia de program.
Partea de adresa intr-o linie de program contine informatia care este necesara pentru procesul propriu-zis (contine tipul de adresa cu care se realizeaza operatia corespunzatoare)
Aceasta este impartita in 2, astfel: identificarea ca intrare sau iesire, etc (I, Q, M) si bit-ul respectiv byte-ul de adresare
Figura 1.20 Exemplu I1.0 Byte 1: Bit 0
Semnale folosite in PLC
Exista 2 tipuri de semnale folosite: digitale si analogice.
AS- sistemul automat al procesorului citeste semnalele primite in modulele de intari.
Un semnal reprezinta practic un mesaj sau o informatie, de exemplu variatia in timp a tensiunii la iesirea tahometrului, la fel si intensitatea tensiuni de intrare in modulul PLC-ului.
Starea semnalelor digitale
In PLC starea senzorului este verificata in functie de semnalul primit si de conditia din program. Daca este tensiune atunci adresa are starea 1 iar daca nu este atunci adresa are starea 0. CPU verifica doar starea intrarilor si nu tine cont de tipul contactului fizic (NO sau NC)
Programarea structurala
Este modalitatea cea mai folosita de catre utilizator. Programul este strucurat pe mai multe blocuri. Blocul de organizare OB1 este apelat de catre sistemul de operare, iar OB1 poate sa apeleze la randul sau alte blocuri in functie de programul scris de utilizator.
Figura 1.21 Bloc de organizare OB1
Apelarea progresiva
Blocurile trebuie sa fie apelate de catre program. Secventele si modul de apelare a blocurilor se face ierarhic de la nivelul 0 la ultimul nivel. Maximul acestui lant de apeluri depinde de capacitatea CPU-ului.
Figura 1.22 Apelarea ierarhica a blocului de organizare OB1Blocuri si functii de program
In functie de complexitatea procesului se folosesc diferite tipuri de blocuri de program: blocuri de organizare OB, functii bloc FB, functii FC si blocuri de date DB.
Figura 1.23 Blocuri de organizare
Blocuri de organizare OB reprezinta interfata dintre utilizator si sistemul de operare al PLC-ului. Blocul OB este apelat de catre sistemul de operare si controleaza ciclic programul de executie.
Functiile FC contin controlul programului. Nu pot memora date dar pot sa execute linii de program. Sunt programabile si pot fi apelate sau pot apela alte blocuri.
Functia bloc FB este o functie complexa care este cel mai frecvent utilizata si necesara. Poate configura atat parametrii de intrare cat si cele de iesire. O functie bloc este o functie cu memorie, astfel, parametrii sunt salvati si organizati in DB. De asemenea, pot fi programate ca si functiile FC.
Blocul de date DB poate sa memoreze doar date ale procesului, nu se pot scrie instructiuni, nu executa comenzi, functia lor fiind doar de a citi si scrie in memorie.
Blocul principal OB1 apeleaza alte blocuri FB1, FB2, FC1 care la randul lor apeleaza alte blocuri(figura 1.24). Prin acest mod se evita ca procesorul sa verifice ciclic tot programul. El verifica numai anumite parti ale programului atunci cand sunt apelate.
Figura 1.24 Apelarea blocurilorCapitolul 2. Motorul asincron trifazat
Motorul asincron este orice motor de curent alternativ, care la frecvena dat a reelei, funcioneaz cu turaie variabil cu sarcina.Motorul electric trifazat se caracterizeaz prin momentul (cuplul) de pornire MA, momentul critic MK i momentul nominal MN(Figura 2.1).
Figura 2.1 Caracteristicile motorului asincron
La motorul asincron trifazat exista trei grupe de infasurari dispuse cu un decalaj de 120o/p intre ele. Prin alimentarea cu un sistem de tensiune trifazice decalate in timp cu 120o, in motor ia nastere un camp invartitor.
Figura 2.2 Decalajul infasurarilor
Pe principiul inductiei electromagnetice in infasurarea rotorica se produce un camp invartitor si un moment de rotatie. Turatia motorului este dependenta de numarul de perechi de poli si de rotatie se poate inversa prin inversarea a doua borne ale tensiunii de alimentare.
= numarul de rotatii pe minut
= frecventa tensiunii, in Hz
= numarul de perechi de poli
Turatia de alunecare S:
Turatia unui motor asincron:
Puterea este data de:, , = puterea la ax, in kW
M = cuplul (momentul) de rotatie in Nm
n = turatia, in min
Conexiunile electrice ale motoarelor asincrone trifazate se fac, de regula, prin 6 borne. In acest mod se pot realiza doua moduri de conectare, in stea si in triunghi.
Figura 2.3 Conexiunile electrice Cele mai importante solutii legate de pornirea si functionarea motoarelor asincrone trifazate sunt:
a) Pornire directa
Figura 2.4 Diagrama dintre cuplul nominal si curentul nominal
In aplicatiile simple si uzuale la puteri mici(pana la 2.2 kW), motoarele trifazate sunt conectate direct la retea. Aceasta se face, de obicei, cu un contactor electromecanic. In aceste conditii, prin conectarea la o retea cu tensiune si frecventa fixe, turatia motorului se afla doar cu putin sub turatia sincrona[].
Figura 2.5 Diagrama pornirii directeCaracteristicile pornirii directe Pentru motoare de putere mica si medie
Trei conductoare de legatura (conexiune: stea sau triunghi)
Cuplu de pornire ridicat
Solicitarea mecanica foarte mare
Varfuri mari de curent
Caderi ale tensiunii
Aparate de comutare simple
Valoarea turatiei de lucru [n] difera de turatia sincrona deoarece rotorul este ramas in urma fata de campul invartitor: , cu alunecarea . La pornire (s=1) apare un curent de pornire de valoare ridicata, avand valoarea de pana la de 10 ori curentul nominal .
b) pornirea stea-triunghi
Figura 2.6 Diagrama dintre cuplul nominal si curentul nominalPornirea motoarelor trifazate in conexiunea stea-triunghi reprezinta varianta cea mai cunoscuta si mai larg raspandita.
Figura 2.7 Diagrama pornirii stea-triunghiCaracteristicile pornirii stea-triunghi:
Pentru motoare trifazate de puteri mici pana la puteri ridicate
Curent de pornire redus
6 conductoare de alimentare
Cuplu de pornire redus
Varfuri de curent la comutarea din stea in triunghi
Solicitarea mecanica la comutarea din stea in triunghi
c) Softstartere si contactoare staticeAceste echipamente comanda aplicarea tensiunii retelei de la 0 la 100% intr-un timp care poate fi reglat. Motorul porneste aproape fara socuri. Reducerea tensiunii conduce la o reducere patratica a cuplului de rotatie in raport cu pornirea normala a motorului. Sofstarterele se utilizeaza in special pentru pornirea motoarelor cu sarcina cu variatie patratica(de exemplu pompe sau ventilatoare)
Dupa cum rezulta din caracteristicile motorului la pornire, in conexiunea stea-triunghi apar salturi de curent si de cuplu care implica influente negative, in special la puteri mijlocii si mari:
Solicitari mecanice mari ale masinii
Uzura mai rapida
Costuri de service mai ridicate
Costuri de exploatare mai ridicate
Incarcare mare pentru retea, respectiv a generatorului
Caderi ale tensiunii care se repercuteaza asupra celorlalti consumatori
Figura 2.8 Diagrama dintre cuplul nominal si curentul nominalCaracteristici pentru softstartere
Pentru motoare trifazate de puteri mici pana la puteri ridicate
Nu apar varfuri de curent
Nu necesita intretinere
Cuplu de pornire controlabil, mult redus
Se doreste o crestere fara salturi a momentului(cuplului) de rotatie, precum si o reducere a curentului in procesul de pornire. Acest lucru este realizat de catre sofstarterul electronic. Sofstarterul comanda continuu (fara trepte) tensiunea de alimentare in timpul pornirii motorului. Prin aceasta se adapteaza motorul asincron trifazat la comportarea sarcinii (masinii de lucru) si este accelerat in mod corespunzator. Se evita astfel socurile mecanice si se evita varfurile de curent. Sofstarterele sunt o alternativa electronica pentru pornirile clasice in stea-triunghi.
d) Convertizoare de frecventa
Convertizoarele de frecventa transforma reteaua de curent alternativ mono - sau trifazat cu o tensiune constanta si frecventa constanta intr-o retea trifazata noua, cu tensiune variabila si frecventa variabila. Aceasta reglare simultana a tensiunii/frecventei permite realizarea unui reglaj continuu al turatiei motoarelor asincrone trifazate. Actionarea poate dispune de cuplul nominal chiar si in functionare la turatii mici.
Figura 2.9 Diagrama dintre cuplul nominal si curentul nominalCapitolul 3. Softstarterul DM4-340-55K
3.1 Generalitati
Motoarele asincrone trifazate ar trebui sa furnizeze suficient cuplu de la pornire pana cand ajunge la turatia nominala. Pentru a asigura o pornire cu succes cuplul motor ar trebui sa fie mai mare decat sarcina in fiecare punct de operare.
Cele mai multe motoare moderne permit pornirea cu un softstarter.
Diferite aplicatii presupun de asemenea si solicitari diferite pentru sistemele electrice de actionare:
In cazul cel mai simplu, motorul este comutat cu ajutorul unui contactor electromagnetic. Combinatia de contactor si intrerupator este numita starter de motor.
Contactoarele statice fara elemente mecanice in miscare indeplinesc cerintele de comutare silentioasa frecventa. Alaturi de proiectia clasica pentru conductori, la scurt-circuit si la suprasarcina se utilizeaza, in functie de sistemele de coordonare 1 sa 2, si o siguranta ultra-rapida.
In cazul pornirii directe (stea-triunghi, starter cu reversarea turatiei, poli cumutabili) apar varfuri de mari curent si socuri mecanice daunatoare. Sofstarterele sunt preferabile in aceste cazuri caci ofera o pornire lina care asigura de asemenea si protectia retelei.
Sofstarterele comanda aplicarea tensiunii retelei de la 0 la 100% intr-un timp care poate fi reglat. Motorul porneste aproape fara socuri. Reducerea tensiunii conduce la o reducere patratica a cuplului de rotatie in raport cu pornirea nominala a motorului. Softstarterele se utilizeaza in special pentru pornirea motoarelor cu sarcina, cu variatie patratica.
3.2 Caracteristicile sofstarterului:
a) Parametrizabil si capabil de comunicare, echipat cu cleme si interfata pentru optiunile:
Unitate de comanda si parametrizare
Interfata seriala
Interfata pentru magistrala de camp
b) Selector pentru aplicatii cu parametrii pre-programati, pentru 10 aplicatii standard
c) FT-regulator
Limitare curent
Protectie pentru suprasarcina
Sisteme de determinare a functionarii in gol/ sau la curent minimal
d) Sistem de pornire cu kick si pornire cu sarcina ridicata
e) Sistem automat de recunoastereaa tensiunii de comanda
f) 3 relee, de exemplu semnalizarea defectarii.
Pentru zece utilizari tipice sunt disponibile seturi de parametrii selectabili. Alte setari specifice instalatiei pot fi adaptate in mod individual prin intermediul unei unitati de comanda disponibile in mod optional.
Sofstarterul realizeaza o pornire lina in forma cea mai confortabila. In acest fel se poate renunta la componentele suplimentare externe cum ar fi relee de protectie a motoarelor, deoarece pe langa supravegherea existentei fazelor si masurarea curentului din motor se realizeaza si masurarea temperaturii din infasurarea motorului prin intermediul intrarii de termistor integrate. In cazul sofstarterului, scaderea tensiunii de alimentare duce la reducerea curentilor ridicati de la pornirea motorului asincron trifazat, totodata scazand si cuplul de rotatie. Denumirea softstarterului DM4-340-55K este data de familia, modelul si puterea maxima a softstarterului, iar pozitia lui in dulapul de comanda este data in Anexa 3.
Figura 3.1 Softstarter DM4-340-55K
Capitolul 4. Caracteristici tehnice a presei
Forta de presare a culisorului la
25 mm inaintea PMI (punct mort inferior) 160 t
Cursa berbecului
300 mm
Reglajul berbecului
300mm
Numarul de coboriri
30/min
Distanta intre coloane
1650 mm
Suprafata mesei
1600 /1000 mm
Suprafata berbecului
1600 /1000 mm
Distanta intre placa de fixare si berbec
600mm
Putere motor principal
c.a. 30 kw
Rotatia motorului principal
1500 rot/min
Putere motor reglare
3 kw
Putere motor ungere
0.16 kw
Dispozitiv de tragere cu aer comprimat din masa
37 t
Presiune aer
6 atm
Cursa
150 mm
4.1 Scopul masinii
Masina serveste la taiere, stantare si ambutisare
4.2 Generalitati
Corpul masinii este executat din otel cu constructie complet sudata.
Berbecul va fi miscat de sus prin doua biele actionate excentric si va fi condus prin bare lungi reglabile. Greutatea berbecului este echilibrata prin doi cilindri cu aer comprimat.
Pentru aruncarea pieselor ambutisate s-a montat in masa un aparat de ambutisat pneumatic.
Printr-o frana pneumatica volantul poate fi oprit repede.
Siguranta pneumatica de supraincarcare care in berbec impiedica o depasire a solicitarii admise a masinii.
Presa are un dispozitiv central de ungere.Pornirea masinii are loc prin comanda electromagnetica cu butoane. 4.3 Actionarea masinii
Masina are actionare electrica individuala si angrenaj dublu. Actionarea masinii are loc direct de la motorul principal asezat pe o consola reglabila, printr-o curea pe volant. Printr-o cupla monodisc montata in volant, masina va fi cuplata. Frana monodisc este montata separat de cupla.4.4 Motorul principal si motorul de reglare berbec
Motorul principal se afla desasupra presei si va fi pornit si oprit prin apasarea butonului Pornire Motor Principal de culoare verde si Oprire Motor Principal de culoare rosie aflat pe pupitrul de comada . Cu ajutorul selectorului cheie cu 3 pozitii Directie M.P. se poate stabili directia motorului principal Direct 0 Invers. In cazul acestei aplicatii pornirea si oprirea este controlata prin Softstarter , astfel ca in functie de directia stabilita la pornirea motorului principal i se aplica o rampa de pornire in tensiune incepand de la 50 % din tensiunea nominala timp de 15 secunde dupa care 45 de secunde mai este necesar pentru stabilizarea procesului. In timpul realizarii rampei de pornire ledul integrat in butonul de pornire lumineaza intermitent cu o intermitenta (flash) de 0.2 s Dupa realizarea rampei de pornire lumina devine continua. La apasarea butonului de oprire lampa de semnalizare oprire integrate in butonul de oprire va lumina intermitent timp de 30 s , conform rampei de oprire, dupa care se va stinge si va lumina din nou intermitent ledul verde cca 1s , ceea ce arata ca motorul este oprit si pregatit pentru o noua pornire.
Pentru oprirea rapida a volantei este necesar ca dupa oprirea selectorul de directie sa fie in pozitia 0 astfel ca nu se va mai permite pornirea accidentala a motorului si numai astfel ventilul de franare va putea fi actionat prin apasarea butonului de franare, prevazut cu semnalizare (albastru). Franarea va avea loc pe tot parcursul mentinerii butonului de franare.
Actionarea motorului de reglaj are loc numai dupa ce selectorul de Mod de lucru este in pozitia 1 Reglaj berbec . In functie de directia dorita se va apasa Butonul negru Sageata sus sau Sageata Jos.
4.5 Comanda pneumatica a cuplei si a franei
Comanda alimentarii pneumatice are loc printr-un ventil de comanda electro-magnetic. Acesta este montat inaintea cilindrilor cuplei si a franei. Comanda este amplasata astfel ca, atat la cuplare, cat si la franarea masinii cupla si frana sa nu se intretaie.
La cuplarea presei bobinele ventilului vor fi puse sub tensiune , iar aerul din cupla si frana va fi eliberat. Aerul comprimat invadat deschide frana si inchide cupla.
La decuplare (respectiv pentru franare) tensiunea de comanda si prin aceasta alimentarea cu aer de la rezervorul de amortizare vor fi intrerupte. Aerul comprimat din frana si cupla se degajeaza prin ventil, in timp ce cupla se deschide si frana se inchide prin puterea arcului.
Presiunea necesara de aer pentru cupla si frana este de 5.0 atmosfere. Aceasta va fi reglata printr-un ventil de reductie la postul distribuitorului de aer a masinii.
Un supraveghetor de presiune montat pe rezervorul de amortizare intrerupe curentul destinat ventilului de comanda , daca presiunea aerului in rezervorul de amortizare scade sub 4.0 atmosfere. In acest caz cu ajutorul arcurilor intra in actiune si opreste masina. Ea poate fi cuplata din nou numai daca presiunea de aer a crescut la 4.5 atm.
Important pentru buna functionare al ventilului de comanda se cere neaparat aer comprimat purificat. Masina va fi alimentata deja cu aer comprimat purificat.
La racordarea tevilor rezervoarelor de amortizare se va avea in vedere cu strictete sa nu ajunga murdarie sau alte corpuri straine in conducta de aer.
Inaintea ventilului de comanda s-a conectat un filtru de aer si un gresor prin pulverizare. Aerul comprimat curatat in filtru va fi amestecat prin gresorul de pulverizare cu ulei pulverizat si unge totodata la trecere ventilul de comanda si cilindru de comanda ale franei si cuplei.
Capitolul 5. Programul realizat in Simatic Step 7
5.1 Descrierea programului
Network1. Merker Sens Direct
Este realizat bistabilul M1.2_Direct. Aceasta consta ca daca la pozitia S se aplica o intrare 1 se da la iesirea Q un semnal 1 logic pana cand nu se reseteaza la R.
Valoarea 1 logic la S se ajunge numai daca se aplica urmatoarele conditii:
motorul principal sta
motorul principal sa nu se roteasca in sens direct sau in sens invers
selectorul cu cheie sa fie pe pozitia active 1
sa nu fie activa comanda de pornire de la softstarter
selectorul cu cheie sa nu fie pe pozitia 2
sa nu fie selectat sensul invers
motorul sa nu se roteasca in sensul invers
sa nu fie selectat sensul direct al motorului
Bistabilul se va restarta numai daca se indeplinesc urmatoarele conditii:
motorul principal sta
motorul principal sa nu se roteasca in sens direct sau in sens invers
sa nu fie selectat selectorul cu cheie pe pozitia 1
sa nu fie selectat sensul invers al motorului
sa nu se roteasca motorul principal in sens invers
sa fie selectat sensul direct
In network 2 este prezentat ca si la network 1 un bistabil, dar care este un marker pentru sens invers a motorului principal.
Network 3 Motor Principal Sens DirectAceasta se indeplineste in momentul in care se indeplinesc urmatoarele conditii:
dupa punerea selectorului de comanda sa fie o secunda cuplata
presiunea de ungere ceruta sa fie corecta
ungerea la cap sa fie corecta
sa fie selectat sensul motorului(direct)
sa nu fie selectat sensul invers
motorul principal sa nu sa roteasca in sens invers
temperatura in dulap sa nu fie mai mare de 40o pentru a proteja softstarterul
temperatura motorului principal sa nu fie mare
Network 4 este acelasi cu network 3 cu diferenta ca este prezentat sensul invers a motorului.
Network 5 Soft Start Motor Principal 2R1
Este prezentat comanda de pornire la softstarter de la PLC. Aceasta se intampla daca se indeplinesc conditiile urmatoare:
sa fie comanda cuplata cu o secunda dupa punerea selectorului in pozitia active
protectia suprasarcinii motorului principal sa nu fie activa butonul de pornire sa fie activa butonul stop sa nu fie apasat
sa nu fie activ senzorul de frana volanta
sa fie ales sensul dorit(direct sau invers)
temperatura in dulap sa nu fie mai mare de 40o temperatura motorului sa nu fie mare
este conditionat ca motorul principal sa nu se roteasca in sensul nedorit astfel fiind protejat dublu
Network 6 Verificare powerboss la cuplare
Se verifica daca sofstarterul a pornit motorul principal prin cele doua temporizatoare notat cu SD.
Network 7 Soft Stop Motor Principal 2R1
Este precizat oprirea motorului principal. Aceasta se intampla daca se va indeplini urmatoarele conditii:
daca markerul nu este cuplat dupa 1 secunda
daca se apasa butonul de oprire
alimentarea motorului nu s-a facut
daca este suprasolicitat motorul
frana este trasa
temperatura in dulap mai mare de 40o temperatura motorului principal mare
daca senzorul de frana volanta ne arata o alarma
daca powerboss-ul este cuplat, dar totodata, semnalul dat ca motorul a fost oprit nu se schimba pana cand se va verifica powerbos la cuplare
Network 8 Motorul Principal Pornit Sens Direct
Este specificat pornirea motorului principal in sens direct:
tensiunea de comanda cuplata dupa 1 secunda
ca sa nu fie comandat resetarea sau oprirea motorului
sfarsitul rampei de pornire
powerboss pornit
sa fie selectat directia motorul principal in sens direct
sa fie validata comanda motorului principal in sens direct data de Network 3 Network 9 Motorul Principal Pornit Sens Invers
Este specificat pornirea motorului principal in sens invers:
tensiunea de comanda cuplata dupa 1 secunda
ca sa nu fie comandat resetarea sau oprirea motorului
sfarsitul rampei de pornire
powerboss pornit
sa fie selectat directia motorul principal in sens invers
Network 10 Supravegherea Frana Volanta
Este specificata supravegherea franei volante.
Network 11 Frana Volanta Nu S-a Deschis
daca exista franare
senzorul de frana volanta ne arata un semnal
daca dupa verificare nu s-a deschis frana volanta
Network 12 Semnal. Motor Principal Pornit, Soft Start 2H1 verde pe 2SB1
Este conditionat pentru o semnalizare a motorului principal ca este pornit. Aceasta este observat prin becul notat 2H1 de culoare verde care este situat pe pupitrul de comanda a presei.
Network 13 Frana Volanta Nu S-a Deschis
Este specificat cand frana volanata nu s-a deschis. Aceasta fiind dat numai cand senzorul franei volante sesiseaza ca este trasa frana.
Network 14 Semnalizare Soft Stop 2H2 rosu pe 2SB2
Este specificata semnalizarea soft stop, adica atunci cand motorul este oprit. Acesta ne indica becul 2H2 de culoare rosie.
Network 15 Temporizare Soft Stop
Este realizat un timp de oprire a motorului, care in cazul de fata este de 30 de secunde.
Network 16 Semnalizare Franare 2H3 albastru pe 2SB3+2H3`
Prin becul 2H3 de culoare albastra ne este semnalizata franarea care se realizeaza pentru oprirea volantei
Network 17 Franare 2R2 2Y1 Ventil Franare
Franarea propriu zisa
Network 18 Comanda Ventil Franare
Este realizata comanda ventilului de comanda
Network 19 Motorul Principal Nu s-a oprit, se roterste in sens direct
Este realizat un marker, unde motorul principal nu s-a oprit si se roteste in sens directNetwork 20 Motorul Principal Nu s-a oprit, se roterste in sens invers
Este realizat un marker, unde motorul principal nu s-a oprit si se roteste in sens invers
Network 21 Motorul Principal nu s-a pornit
Este realizat un marker, care ne indica ca motorul principal nu s-a pornit si ca nu este alimentat corect.
Network 22 Al. Motor principal Se Roteste Sens Direct
Este prezentata selectia directiei motorului principal in sens direct, in cazul acesta.Network 23 Al. Motor principal Se Roteste Sens Invers
Este prezentata selectia directiei motorului principal in sens invers, in cazul acesta.
Network 24 Rulment Uscat
Ne este prezentat un marker, care ne indica ca rulmentul este uscat.
Capitolul 6. Schema electrica desfasurata
6.1 Descrierea schemei electrice desfasurate
In continuare este prezentata schema electrica desfasurata a pornirii motorului cu ajutorul softstarterului. Ca si in orice instalatie electrica, exista o parte de forta si o parte de comanda.
In prima parte este prezentata partea de forta a instalatiei. Aici putem vedea cum se realizeaza schimbarea directiei de sens a motorului principal, cu ajutorul contactoarelor 2C1 respectiv 2C2, prin schimbarea a 2 faze in ciruit.
In cealalta parte este realizata partea de comanda a intregii instalatiei electrice.
1.1 Softstarter pornit
Ne este indicata o intrare digitala de la softsarter catre PLC, la intrarea I4.2 al PLC-ului.
1.2 Sfarsit rampa softstarter
Dupa cum stim, softstarterul porneste motorul principal foarte fin cu o tensiune in rampa pana la 50% din tensiunea nominal timp de 15 secunde. Iesirea 23 din sofstarter ne indica momentul cand se ajunge la sfarsit de rampa. Acesta este legata la intrarea digitala I4.1 din PLC. 1.3 Motor principal sens direct si in sens invers
Este realizata comanda pentru pornirea motorului in sens direct sau in sens invers, cu ajutorul releelor RA0.0 respectiv RA0.1 situat in modulul de relee RA0.0-RA0.7, acestea fiind contacte normal deschise.Contactele normal inchise din contactoarele 2C2 si 2C1 din circuitul de comanda al contactoarelor mai sus amintite sunt folosite pentru a realiza interblocajul intre cele doua sensuri de rotatie a motorului principal (direct si invers).1.4 Buton pornire motor principal
Butonul de pornire, asezat pe pupitru de comanda notat cu 2SB1 este legat la intrarea digitala I6.4 a PLC-ului.
1.5 Buton oprire motor principal
Butonul de oprire, asezat pe pupitru de comanda notat cu 2SB2 este legat la intrarea digitala I6.5 a PLC-ului.
1.6 Selector sens motor principal direct si in sens invers
Directia motorului se face tot de la pupitrul de comanda printr-un selector notat 2SC1, fiind un selector cu trei pozitii(1,0 respectiv 2).
1.7 Sens motor principal
Contactele normal deschise de la contactoarele 2C1, respectiv 2C2 se leaga la intrarile digitale I6.2, respective I6.3 a PLC-ului. Aceasta ne indica ca sensul motorului este ales.
1.8 Buton franare
Butonul de franare, asezat pe partea stanga pe pupitru de comanda, este un buton cu revenire care este introdus la intrarea digitala I6.6 a PLC-ului.
1.9 Semnalizare start, stop si franare softstarterSemnalizarile sunt iesiri digitale de la PLC, iesiri ce ajung la becurile existente pe pupitrul de comanda(2H1, 2H2 respectiv 2H3).
Motorul principal va fi pornit si oprit prin apasarea butonului Pornire Motor Principal de culoare verde si Oprire Motor Principal de culoare rosie aflat pe pupitrul de comada . Cu ajutorul selectorului cheie cu 3 pozitii Directie M.P. se poate stabili directia motorului principal Direct 0 Invers. In cazul acestei aplicatii pornirea si oprirea este controlata prin Softstarter , astfel ca in functie de directia stabilita la pornirea motorului principal i se aplica o rampa de pornire in tensiune incepand de la 50 % din tensiunea nominala timp de 15 secunde dupa care 45 de secunde mai este necesar pentru stabilizarea procesului. In timpul realizarii rampei de pornire ledul integrat in butonul de pornire lumineaza intermitent cu o intermitenta (flash) de 0.2 s Dupa realizarea rampei de pornire lumina devine continua. La apasarea butonului de oprire, lampa de semnalizare oprire integrate in butonul de oprire va lumina intermitent timp de 30 s , conform rampei de oprire, dupa care se va stinge si va lumina din nou intermitent ledul verde cca 1s , ceea ce arata ca motorul este oprit si pregatit pentru o noua pornire.
Pentru oprirea rapida a volantei este necesar ca dupa oprirea selectorul de directie sa fie in pozitia 0 astfel ca nu se va mai permite pornirea accidentala a motorului si numai astfel ventilul de franare va putea fi actionat prin apasarea butonului de franare, prevazut cu semnalizare (albastru). Franarea va avea loc pe tot parcursul mentinerii butonului de franare.
1.10 Relee intermediareReleele ce se folosesc sunt impartite in patru grupe de la RA0 pana la RA3. Acestea fiind din nou impartite in opt parti astfel fiind folosite 32 de relee. In continuare, se explica rolul releelor pentru pornirea, oprirea si supravegherea motorului principal:
RA0.0 comanda pentru directia motorului in sens direct de la iesirea digitala Q0.0 de la PLC
RA0.1 - comanda pentru directia motorului in sens invers de la iesirea digitala Q0.1 de la PLC
RA0.2 comanda pentru softstarter de la iesirea digitala Q0.2 de la PLC
RA1.6 comanda pentru semnalizare verde a butonului de pornire de la iesirea digitala Q1.6 de la PLC
RA1.7 comanda pentru semnalizare rosu a butonului de oprire de la iesirea digitala Q1.7 de la PLC
1.11 Module de semnale analogice si digitale
Realizarea legaturilor se face cu ajutorul unui conector care se introduce in modul (conectorul poate fi precablat). Diferente pot exista doar intre modulele de semnal care pot fi digitale sau analogice.
Modulele de semnal analogic - convertesc semnalul analogic in semnal digital fiind astfel posibila procesarea semnalului de catre PLC.
Modulele de semnal digital - convertesc semnalul primit de la senzori. Cu ajutorul acestor module se pot primi si trimite semnale digitale.
La fiecare iesire, respectiv intrare digitala sau analogica este explicata fiecare ce functie si ce rol are.
Capitolul 7. ConcluziiIn concluzie, motoarele asincrone de puteri mari se pornesc cu ajutorul unor echipamente electrice, in cazul nostru un softstarter. Deoarece motoarele asincrone de puteri mari, la conectarea directa la retea, au o pornire nefavorabila, cu socuri mari de current, care cu timpul aduce la stricarea motorului asincron, pornirea acestora se face cu ajutorul unor echipamente speciale. Aceste echipamente comanda aplicarea tensiunii retelei de la 0 la 100% intr-un timp care poate fi reglat. Motorul porneste aproape fara socuri. Reducerea tensiunii conduce la o reducere patratica a cuplului de rotatie in raport cu pornirea normala a motorului.Sofstarterul realizeaza o pornire lina in forma cea mai confortabila. In acest fel se poate renunta la componentele suplimentare externe cum ar fi relee de protectie a motoarelor, deoarece pe langa supravegherea existentei fazelor si masurarea curentului din motor se realizeaza si masurarea temperaturii din infasurarea motorului prin intermediul intrarii de termistor integrate. In cazul sofstarterului, scaderea tensiunii de alimentare duce la reducerea curentilor ridicati de la pornirea motorului asincron trifazat, totodata scazand si cuplul de rotatie. Pornirea motoarelor asincrone cu ajutorul softstarterului are foarte multe avantaje fata de pornirea normala cu ajutorul releelor, contactoarelor sau altor echipamente electrice deoarece acesta duce la o pornire eficienta si la un cost mai redus. Un alt avantaj pentru softstarter este ca, controlul pornirii motoarelor este mai eficient si mai usor de realizat. Cuplul de pornire a motorului asincron cu pornirea softstarterului este controlabil si mult redus. Nu apar varfuri de curent care duce la apararea si la o viata mai lunga a motorului. Nu necesita intretinere, astfel este foarte eficient si folositor in productie.
O intreconectare a softstartelor cu un automat programabil, in cazul nostru un PLC Siemens S7, duce la o colaborare foarte eficienta, prin care se poate usor controla si de a supraveghea componentele manipulate astfel, motorul principal asincron se afla sub control si supraveghere continua si eficienta.
BIBLIOGRAFIE1. Agenda electrica Moeller, Automatizari si distributia energiei, Anul 2006
2. Clement Festila, Mihail Abrudean, Eva Dulf, Electronica de Putere in Automatica, Anul 2008
3. Mihail Abrudean, Teoria Reglarii Automate, Editura Mediamira Anul 1997
4. Mihail Abrudean, Electronica Industriala,UTPres 2007
5. T. Colosi si Altii, Tehnica reglarii automate, Anul 1981
6. I. Dumitrache, Tehnica reglarii Automate, Bucuresti 1984
7. Vasile Iancu, Dragos Spoiala, Viorica Spoiala, Masini Electrice si Sistem de Actionari Electrice, Editura Universitatii din Oradea 2006
8. Pagina Web www.siemens.comANEXA
ANEXA 1 Pupitrul de comanda
ANEXA 2 Amplasament de componente
ANEXA 3 Amplasament dulap
CUPRINS
1Capitolul 1. Automatul programabil Siemens seria S7 300, modelul 315 2DP
1.1 1Principiile de baza ale PLC-ului
1.2 6Modul de realizare a unui program
12Capitolul 2. Motorul asincron trifazat
18Capitolul 3. Softstarterul DM4-340-55K
183.1 Generalitati
183.2 Caracteristicile sofstarterului:
20Capitolul 4. Caracteristici tehnice a presei
4.1 20Scopul masinii
4.2 20Generalitati
4.3 20Actionarea masinii
4.4 21Motorul principal si motorul de reglare berbec
4.5 21Comanda pneumatica a cuplei si a franei
22Capitolul 5. Programul realizat in Simatic Step 7
5.1 32Descrierea programului
37Capitolul 6. Schema electrica desfasurata
5.2 55Descrierea schemei electrice desfasurate
58Capitolul 7. Concluzii
59BIBLIOGRAFIE
60ANEXE
60ANEXA 1 Pupitrul de comanda
61ANEXA 2 Amplasament de componente
62ANEXA 3 Amplasament dulap
Siemens S7-300
p=numarul de perechi de poli
Demaroare electronice pentru motoare
Softstarter DM4-340-55k
DM4 numele familiei
340 numele modelului
55K puterea maxima a softstarterului
Vezi Anexa 2
vezi Anexa 1
1-sens direct
2-liber
3-sens invers
2H1 verde, soft start
2H2 rosu, soft stop
2H3 albastru, semnalizare frana
RA0.0RA0.7
RA1.0RA1.7
RA2.0RA2.7
RA3.0RA3.7
In cazul nostru un softstarter DM4-340-55k
62i