Устройство и принцип работы блока управления электроприводом БУЭП-1

Блок управления электроприводом БУЭП-1 выполнен на основе микроконтроллеров PIC16F73 и PIC16F873A и выполняет функции автоматического, ручного и дистанционного управления электроприводом.

Непосредственное управление исполнительным электроприводным механизмом осуществляется силовым полупроводниковым реверсивным реле. Управляющее воздействие для него формирует микроконтроллер на основе анализа положения рабочего органа и состояния путевых выключателей электропривода. Это позволяет исключить выход из строя исполнительного механизма при достижении рабочим органом крайних положений.

Диапазон перемещения рабочего органа ограничен путевыми выключателями «рабочего хода» (РХ) и «полного хода» (ПХ). Срабатывание путевых выключателей сигнализирует о выходе рабочего органа за границы регулирования. Путевой выключатель «рабочий ход закрыто» (РХЗ) соответствует 0 % диапазона перемещения рабочего органа, а путевой выключатель «рабочий ход открыто» (РХО) - 100 % диапазона перемещения рабочего органа. Текущее положение рабочего органа внутри диапазона регулирования определяется с помощью датчика положения электропривода.

Прибор обеспечивает запитку датчиков положения стабильным током. Для реостатного типа датчика используется постоянный ток, для индуктивного - синусоидальный переменный ток частотой 70 Гц. Выходной сигнал датчика положения и сигналы с путевых выключателей обрабатываются микроконтроллером и отображаются на индикационном табло передней панели. На основе анализа положения рабочего органа микроконтроллер принимает решения о возможности формирования управляющего воздействия для исполнительного механизма.

В автоматическом режиме прибор работает под управлением входного токового сигнала 0...5 мА или 0...20 мА, причем 0 мА соответствует 0 %, а 5 мА или 20 мА - 100 % диапазона перемещения рабочего органа. Микроконтроллер измеряет уровень входного токового управляющего воздействия, ставит ему в соответствие текущее положение рабочего органа, определяет направление и степень рассогласования, формирует управляющий сигнал для исполнительного механизма.

С началом движения рабочего органа микроконтроллер, считывая сигнал с датчика положения, следит за уменьшением степени рассогласования и снимает сигнал управления силовым реле в тот момент, когда положение рабочего органа соответствует уровню входного токового управляющего воздействия. В ручном режиме прибор транслирует на исполнительный механизм управляющее воздействие оператора.

Структурная схема прибора приведена на рисунке V.1.1 и содержит следующие узлы:

• выключатель (ВЫКЛ);
• блок питания (БП4)
• модуль контроля и коммутации МКК (МКК);
• ручной тумблер (РТ);
• модуль сопряжения МС (МС);
• механическое реле (MP);
• модуль коммутации МК (МК);
• полупроводниковое реле (ПР).

Рис.V.1.1. Структурная схема прибора

Сетевое напряжение ~220 В, 50 Гц через выключатель поступает на БП4, вырабатывающий напряжения, необходимые для работы остальных узлов прибора. Кроме того, БП4 обеспечивает питание блока сигнализации положения исполнительного механизма, транслируемое через МКК и МС. МС содержит узлы сопряжения с внешними цепями прибора (кроме силовых).

МКК является центральным узлом прибора. В его задачи входит контроль состояния электропривода с помощью датчика положения и путевых выключателей. Полученная информация индицируется на знаковом и дискретных светодиодных индикаторах. МКК через МС принимает управляющие воздействия от регулятора с токовым выходом и от устройства дистанционного управления и формирует для этих устройств дискретные сигналы обратной связи о состоянии электропривода. В задачи МКК входит также опрос четырех кнопок местного управления прибора, управление МК, измерение и индикация рабочего тока двигателя электропривода. Кроме того, МКК преобразует измеренные значения степени открытия клапана (задвижки) и рабочего тока двигателя в выходные токовые сигналы, пропорциональные измеренным значениям.

Силовое трехфазное напряжение (А, В, С) для трехфазных исполнительных механизмов или однофазное напряжение (А, В) для однофазных исполнительных механизмов поступает на МР обеспечивающее обесточивание силовых цепей ПР и обмоток двигателя электропривода три возникновении аварийных ситуаций или вводе прибора в состояние программирования.

ПР преобразует управляющее воздействие от МК в соответствующий порядок коммутации цепей питания на обмотках двигателя электропривода. МК содержит элементы защиты ПР от самопроизвольного включения его внутренних се-мисторов, обеспечивает контроль и измерение тока двигателя электропривода и формирует сигнал аварийного отключения для MP при развитии токов короткого замыкания в силовых трехфазных цепях.

Нормально замкнутые путевые выключатели полного хода исполнительного механизма включаются в приборе последовательно с цепью запитки катушки MP и выполняют роль аварийных аппаратных выключателей при достижении рабочим органом своих крайних положений. РТ обеспечивает замыкание цепей каждого путевого выключателя полного хода, и, одновременно дублируя кнопки ручного управления (ОТКРЫТЬ, ЗАКРЫТЬ), позволяет оператору вернуть рабочий орган электропривода в его рабочий диапазон.

Прибор имеет два рабочих состояния:

• состояние управления электроприводом;
• состояние программирования.

В состоянии управления электроприводом прибор определяет положение рабочего органа исполнительного механизма, состояния путевых выключателей, обеспечивает индикацию этих параметров и, в соответствии с одним из четырех выбранных режимов работы («Автомат», «Отключено», «Местное», «Дистанционное»), формирует сигналы управления исполнительным механизмом.

В состоянии программирования производится настройка прибора, при этом определение положения рабочего органа или реакции на входное токовое управляющее воздействие не производится, а силовые цепи электропривода обесточиваются.

На передней панели прибора расположен четырехразрядный семисегментный индикатор (далее «индикатор»), на который в состоянии управления выводится значение текущего положения рабочего органа, а в состоянии программирования - стилизованное название параметра настройки и его значение.

Ряд одноцветных светодиодов, расположенных на передней панели прибора, индицируют выбранный режим работы прибора в состоянии управления. Для режима «Отключено» горит светодиод красного цвета, для режима «Дистанционное» - желтого, для остальных режимов -зеленого.

Для индикации текущего направления движения рабочего органа и состояния путевых выключателей используются трехцветные светодиоды, снабженные надписями «Авария», «Открыто», «Закрыто». Зеленое свечение светодиодов «Открыто» или «Закрыто» означает, что рабочий орган находится в движении в соответствующую сторону. Желтое свечение этих светодиодов с возможным сопровождением двухтоновым звуковым сигналом сигнализирует срабатывание соответствующего путевого выключателя рабочего хода. Красное свечение светодиодов «Открыто» или «Закрыто» (продублированно красным свечением светодиода «Авария») индицирует срабатывание соответствующего путевого выключателя полного хода и сопровождается монотонным звуковым сигналом.

С помощью кнопок, расположенных на передней панели прибора, производится переключение режимов работы прибора, изменение его состояния и формирование оператором управляющего воздействия исполнительным механизмом.

Вертикальная светодиодная линейка показывает текущее относительное значение тока трехфазного электропривода. Съемный лючок прибора открывает доступ оператору к резисторам настройки прибора, позволяющим согласовывать диапазон движения рабочего органа с уровнем 0 % и 100 %.

Прибор выполнен в металлическом корпусе.

БП4, МК и МС представляют собой печатные платы, имеющие с одной стороны разъем связи с МКК, а с другой стороны разъемы связи с внешними устройствами и узлы крепления к металлической задней панели. МКК выполняет одновременно функции кросс-платы. Узел, образованный при креплении к задней панели модулей МК и МС, а также БП4, вставленных во врубные разьемы ячейки МКК, вдвигается в корпус по направляющим. Конструкция обеспечивает фиксацию узла в корпусе прибора и предохраняет прибор от проникновения посторонних предметов.

Элементы ПР и MP устанавливаются на металлической панели, которая связана с задней панелью прибора, и, через металлические втулки, с платой МС. Передняя часть прибора закрыта панелью с декоративным шильдиком, которая имеет окна для светодиодных индикаторов и кнопок, лючок, закрывающий органы настройки прибора, а также резьбовые отверстия с невыпадающими винтами, предназначенными для установки прибора на щит потребителя. Сетевой выключатель, кабель питания, РТ, разьемы связи прибора с внешними устройствами и клемма защитного заземления прибора расположены на задней панели.