System sterowania pomp - Katedra Sterowania i Inżynierii Systemów

Zautomatyzowane Systemy Produkcyjne
Politechnika Pozna«ska
Katedra Sterowania i In»ynierii Systemów
System sterowania pomp¡
Celem ¢wiczenia ¢wiczenia jest zapoznanie studentów z procesem projektowania ukªadu sterowania pompy napeªniaj¡cej zbiorniki cieczy. Wykonuj¡c ¢wiczenie, konieczne b¦dzie zapoznanie si¦ z budow¡ i zasad¡ dziaªania
przeka¹ników. Rozpatrywany b¦dzie równie» ukªad z samopodtrzymaniem.
1
Wprowadzenie
Zbiorniki cieczy wyst¦puj¡ w procesach przemysªowych i technologicznych niezwykle cz¦sto. W takich procesach
medium mo»e by¢ zarówno woda jak i np. etylina, olej nap¦dowy czy inne przetwory ropy naftowej. Regulacja
poziomu danej substancji w zbiorniku jest, z punktu widzenia jako±ci produkcji, bardzo istotna. Dlatego tak
wa»ne jest odpowiednie sterowanie dziaªaniem pompy, aby wykonywaªa zaªo»one przez projektanta zadanie.
Podczas opisywanego ¢wiczenia, wykorzystane zostan¡ ukªady elektryczne, m.in. przeka¹niki, do sterowania
dziaªaniem pompy.
Praca ukªadów elektrycznych z ciecz¡ jest niebezpieczna ze wzgl¦du na mo»liwo±¢ zalania oraz doprowadzenia
do zwarcia i konsekwentnego zniszczenia elementów elektronicznych. Podczas wykonywania ¢wiczenia nale»y by¢
szczególnie ostro»nym podczas korzystania z napi¦cia 230V AC. Wszelkie zmiany w ukªadzie elektrycznym
nale»y wykonywa¢ przy rozª¡czonym zasilaniu gªównym ukªadu. Nie nale»y tak»e dopuszcza¢ do pracy pompy
w tzw. suchobiegu.
1.1
Budowa przeka¹ników elektrycznych
Schemat budowy przeka¹nika elektrycznego o stykach normalnie rozwartych1 zostaª przedstawiony na Rys. 1.
Rysunek 1: Schemat budowy przeka¹nika elektrycznego o stykach normalnie rozwartych.
Na izolowanej podstawie (4) umocowano rdze« ferromagnetyczny (6). Na rdzeniu osadzono uzwojenie elektromagnesu (10), nawini¦te na izoluj¡cym karkasie (7). Ko«ce cewki przeka¹nika zostaªy wyprowadzone i doª¡czone
1 Wyja±nienie
znaczenia poj¦cia styki normalnie rozwarte mo»na odnale¹¢ w rozdziale 1.2.
1
Zautomatyzowane Systemy Produkcyjne PLC
2
do zacisków (85) i (86) przeka¹nika. Elementy poª¡czone z tymi zaciskami tworz¡ tzw. obwód sterowania Na
metalowym wsporniku (3) umocowano przegubowo ruchom¡ zwor¦ (5). Spr¦»yna (2) odci¡ga zwor¦ od rdzenia.
W pozycji jak na rysunku styk zwory (8) i styk dolny (9) s¡ rozwarte. Styki przeka¹nika (8) i (9) s¡ poª¡czone
konstrukcyjnie z zaciskami przeka¹nika (30) i (87). Styki, wª¡czone szeregowo w zasilany obwód elektryczny,
umo»liwiaj¡ przepªyw pr¡du elektrycznego (styki zwarte) i jego przerwanie (styki rozwarte). Obwód poª¡czony z
zaciskami styków przeka¹nika (30) i (87) okre±lamy jako tzw. obwód gªówny. Elementy wewn¦trzne przeka¹nika
osªoni¦te s¡ pokryw¡ (1).
Zdj¦cie przykªadowego przeka¹nika elektrycznego przedstawiono na Rys. 2. Oznaczenia przyj¦te na rysunku
s¡ takie same jak na Rys. 1.
Rysunek 2: Przykªadowy przeka¹nik elektryczny.
1.2
Zasada dziaªania przeka¹ników elektrycznych
Zasada dziaªania przeka¹nika opiera si¦ na konstrukcji typowego elektromagnesu. Przepªyw pr¡du elektrycznego
przez uzwojenie przeka¹nika (10) wywoªuje powstanie silnego pola magnetycznego w rdzeniu elektromagnesu
(6). Zwora (5), osadzona przegubowo zostaje przyci¡gni¦ta do rdzenia. Ruch zwory pokonuje opór spr¦»yny
powrotnej (2) i ª¡czy styki gªówne przeka¹nika (8) i (9). Ten stan okre±lamy jako wª¡czenie przeka¹nika (Rys.
3).
Rysunek 3: Zasada dziaªania przeka¹nika elektrycznego.
Silnie doci±ni¦te powierzchnie styków zapewniaj¡ dobr¡ przewodno±¢ elektryczn¡. Po przerwaniu pr¡du
pªyn¡cego przez cewk¦ (10) zanika pole magnetyczne i spr¦»yna powrotna odci¡ga zwor¦ od rdzenia. Styki
Zautomatyzowane Systemy Produkcyjne PLC
3
przeka¹nika ulegaj¡ ponownemu rozwarciu. Przeka¹nik jest w stanie wyª¡czonym.
Ze wzgl¦du na rozwi¡zania konstrukcyjne styków, mo»na rozró»ni¢ dwa gªówne typy przeka¹ników:
• przeka¹nik o stykach normalnie rozwartych (otwartych): konstrukcja tego rodzaju przeka¹nika zostaªa
przedstawiona na Rys. 1; w stanie niesterowanym (brak przepªywu pr¡du przez cewk¦ przeka¹nika) styki
s¡ rozwarte;
• przeka¹nik o stykach normalnie zwartych (zamkni¦tych): konstrukcja tego rodzaju przeka¹nika zostaªa
przedstawiona na Rys. 4; w stanie niesterowanym (brak przepªywu pr¡du przez cewk¦ przeka¹nika) styki
s¡ zwarte.
Rysunek 4: Schemat przeka¹nika o stykach normalnie zwartych.
2
Przebieg ¢wiczenia
W celu uruchomienia pompy wodnej, nale»y zasili¢ j¡ ze ¹ródªa o napi¦ciu zmiennym VAC = 230V . Aby
zapewni¢ mo»liwo±¢ zaª¡czenia i wyª¡czenia pompy w dowolnej chwili, nale»y zbudowa¢ ukªad elektryczny (Rys.
5) bazuj¡cy na przeka¹nikach i odpowiednich przyciskach. Symbole na schemacie oznaczaj¡ odpowiednio:
•
•
•
•
•
W1 - przycisk normalnie zamkni¦ty (czerwony);
W2 - przycisk normalnie otwarty (zielony);
P1 - cewka i styki przeka¹nika2 ;
+3 - zasilanie 24V DC ;
-4 - masa dla zasilania 24V DC ;
Zaprezentowany schemat jest przykªadem, tzw. ukªadu z samopodtrzymaniem. Elementy ukªadu nale»y ª¡czy¢
sekwencyjnie, tzn. w pierwszej kolejno±ci nale»y podª¡czy¢ ukªad przedstawiony na Rys. 5 (1). Podczas ª¡czenia
obwodu nale»y sukcesywnie sprawdza¢ multimetrem zwarcie na ±cie»ce. Po podª¡czeniu ka»dego z etapów nale»y
skonsultowa¢ podª¡czenie z prowadz¡cym ¢wiczenia.
Poprawne podª¡czenie ukªadu z Rys. 5 (3) spowoduje, »e przeka¹nik P1 b¦dzie zaª¡czony tylko wtedy, gdy
równie» pompa powinna by¢ zaª¡czona. Dlatego mo»na wykorzysta¢ jego styki do zaª¡czania pompy. Schemat
podª¡czenia pompy przedstawiono na Rys. 6. Oznaczenia linii zasilania (L1, N1 ) zapisane zostaªy zgodnie z
wyprowadzeniami przygotowanymi na konsoli i oznaczaj¡ podª¡czenia do 230V AC. Przy wyª¡czonym zasilaniu
gªównym, nale»y podª¡czy¢ pomp¦ z napeªnionego zbiornika zgodnie ze schematem. Przed podª¡czeniem napi¦cia
230V AC poprosi¢ prowadz¡cego o werykacj¦ ukªadu.
2 Zamiast
przeka¹nika
P1
nale»y u»y¢ pierwszego dziaªaj¡cego przeka¹nika (zgodnie z umieszczon¡ na konsoli adnotacj¡).
Zautomatyzowane Systemy Produkcyjne PLC
Rysunek 5: Schemat podª¡czenia ukªadu z samopodtrzymaniem.
Rysunek 6: Schemat podª¡czenia pompy.
4