Автоматизация производственных процессов и автоматика НТЦ-09.12.1, Ульяновск

Учебный лабораторный стенд предназначен для проведения лабораторных занятий в средних специальных и высших учебных заведениях. Стенд позволяет исследовать характеристики отдельных элементов автоматических устройств, а также систем различного уровня сложности.

На стенде предусмотрена возможность исследования систем автоматического регулирования, в том числе подчиненных и следящих систем на базе сельсинов и потенциометров.

Стенд также позволяет изучать программируемые логические устройства управления на базе программируемого логического контроллера (ПЛК) «Mitsubishi Electric ALPHA-2», системы автоматического регулирования технологических параметров и электроприводов с применением ПИД – регулятора.

Стенд позволяет проводить следующие лабораторные работы:

1. Изучение схем сумматоров и интеграторов на основе операционных усилителей.
2. Исследование сельсинов, работающих в индикаторном и трансформаторном режимах.
3. Исследование потенциометрических измерительных преобразователей.
4. Исследование индуктивных и индукционных измерительных преобразователей.
5. Исследование следящей системы на потенциометрах.
6. Исследование следящей системы на сельсинах.
7. Электрические цепи в релейной схеме.
8. Определение сигналов в типовых функциональных узлах техники автоматики.
9. Аналоговое измерение температуры и угла.
10. Управление на основе температурной зависимости.
11. Оптопара и ее применение в системах автоматизации.
12. Переключающий усилитель.
13. Сравнение свойств сигнала транзистора и тиристора.
14. Исследование реверсивного широтно-импульсного преобразователя на IGBT-транзисторах.
15. Исследование схем автоматизированного пуска двигателя постоянного тока.
16. Исследование схем автоматизированного торможения двигателя постоянного тока.
17. Исследование одноконтурной системы автоматического управления (САУ) стабилизации скорости ДПТ с регулятором скорости.
18. Исследование двухконтурной САУ стабилизации скорости ДПТ с регулятором скорости и тока.
19. Исследование одноконтурной САУ стабилизации положения ДПТ с регулятором положения.
20. Исследование двухконтурной САУ стабилизации положения ДПТ с регуляторами положения и скорости.
21. Исследование трехконтурной САУ стабилизации положения ДПТ с регуляторами положения, скорости и тока.
22. Исследование скоростных и механических характеристик двигателя постоянного тока независимого возбуждения (ДПТ НВ) в разомкнутой системе.
23. Исследование скоростных и механических характеристик ДПТ НВ в замкнутой САР.
24. Исследование импульсного датчика положения.
25. Составление программ для программируемого логического контроллера (ПЛК) Mitsubishi Electric ALPHA-2 с помощью среды программирования AL-PCS/WIN-EU на компьютере. Запись программ в память ПЛК.
26. Исследование схем автоматизации с применением ПЛК Mitsubishi Electric ALPHA-2.
27. Исследование систем автоматизированного регулирования (САР) с ПИД-регулятором на основе ПЛК Mitsubishi Electric ALPHA-2.
28. Реализация регуляторов САР на операционных усилителях.
29. Реализация регуляторов САР на основе программируемого логического контроллера.

Конструктивный состав оборудования:

Конструктивно стенд состоит из двух частей:

• корпуса, в который установлено электрооборудование, электронные платы, лицевая панель, и столешница интегрированного рабочего стола. С помощью разъемного соединения к стенду подключается настольный электромашинный агрегат.;
• машинного агрегата, в состав которого входит два электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения серии ПЛ062УХЛ4 (Р_НОМ=90 Вт, n_НОМ=1500 об/мин, n_МАКС=4500об/мин, U_ПИТ=220В), оптический датчик скорости с определением направления вращения и маховик для создания инерционного момента.

В корпусе стенда размещены:

• блок питания +24 В; +12 В; +5 В.
• плата реле.
• плата усилителей.
• плата генератора ГПН.
• плата регулятора нагрузки.
• блок нагрузочных резисторов.
• блок реле.
• Два широтно-импульсных преобразователя, предназначенные для питания цепи якоря, обмотки возбуждения электродвигателя постоянного тока или активно - индуктивной нагрузки.
  Широтно-импульсные преобразователи реализованы на IGBT-модуле. Два его плеча используются для получения реверсивного ШИП, а оставшееся плечо используется в качестве нереверсивного ШИП для питания обмотки возбуждения ДПТ.
  Реверсивный ШИП может работать в симметричном (поочередное диагональное включение) или несимметричном (диагональное включение одной пары транзисторов) режиме.
• Модуль измерений, построенный на базе цифровых измерительных приборов .
• Релейно-контакторное управление, которое позволяет выполнять:
  • реостатный пуск электродвигателя постоянного тока в три ступени в функции: тока, ЭДС, скорости или времени;
  • динамическое торможение электродвигателя постоянного тока в функции: тока, ЭДС, скорости или времени;
  • торможение электродвигателя постоянного тока противовключением; микропроцессорное управление блоком релейно-контакторного управления позволяет:
  • измерять ток, напряжение и скорость ДПТ и запоминать их с интервалом 0,1 секунды в течение 10 секунд (всего 100 значений) после начала пуска/торможения. Это позволяет строить графики пуска/торможения без использования ПК;
  • выдавать аналоговые сигналы пропорциональные току и скорости ДПТ; исследовать систему сервопривода на базе двигателя постоянного тока. Измерение скорости происходит по сигналам импульсного датчика положения (360 импульсов на оборот)
• Аналоговые регуляторы предназначены для исследования замкнутых систем:
  • Одноконтурная стабилизации тока электродвигателя постоянного тока;
  • Одноконтурная стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока с регулятором скорости;
  • Двухконтурная стабилизации скорости электродвигателя постоянного тока с регуляторами скорости и тока.
    При этом аналоговые регуляторы имеют регулируемые пропорциональные и пропорционально-интегральные обратные связи по скорости и по току.
• Резисторы в цепь якоря (три ступени);
• Резистор динамического торможения электродвигателя постоянного тока;
• Силовые пускатели релейной подсистемы
• Сбросовые резисторы энергии при перенапряжении на интеллектуальных модулях.

На лицевой панели изображены электрические схемы объектов исследования. Все схемы, изображенные на панели, разбиты на группы в соответствии с тематикой проводимых работ. На панели установлены коммутационные гнёзда, индикаторы цифровых приборов, коммутационная аппаратура, а также органы управления, позволяющие изменять параметры элементов при проведении лабораторной работы. Так же на лицевую панель выведены контрольные точки входных, промежуточных и выходных сигналов.

Исследуемые объекты расположенные на лицевой панели:

• «Альфа-контроллер»;
• пара сельсинов;
• потенциометрические датчики;
• двигатель постоянного тока для следящих систем на сельсинах и потенциометрах;
• исполнительный двигатель постоянного тока с диском;
• нагреватель с терморезистором;
• оптопара с фоторезистором;
• аналоговый и цифровой датчик угла.

Контрольные точки САУ ДП:

• сигнал задания реверсивного широтно-импульсного преобразователя;
• управляющие сигналы с микроконтроллера на драйверы интеллектуального модуля всех ключей реверсивного широтно-импульсного преобразователя;
• напряжение и ток на выходе реверсивного широтно-импульсного преобразователя;
• сигналы в замкнутой системе подчиненного регулирования.

Для проведения работы необходимо собрать схему объекта исследования с помощью унифицированных перемычек, позволяющих собирать схемы без потери их наглядности.
Проведение лабораторных работ по исследованию ДПТ возможно как в ручном режиме, так и в режиме диалога с персональным компьютером.
К лабораторному стенду прилагается программное обеспечение и комплект методической и технической документации, предназначенный для преподавательского состава.

Программное обеспечение позволяет:

• повторять основные теоретические положения, исследуемые в лабораторной работе;
• проверять знания учащихся перед выполнением лабораторной работы (теоретические вопросы, правильность сборки схемы, знание аппаратной части, пошаговый контроль понимания выбора схемы проведения эксперимента и средств измерений для реализации конкретных учебных целей);

Технические характеристики

Технические характеристики стенда:

3 ~ 220/127 В, 50Гц

Потребляемая мощность, кВт не более

0.5

Габаритные размеры стенда:

Ширина, мм

1310

Высота, мм

1460

Глубина, мм

600

Габаритные размеры машинного агрегата:

Длина, мм

400

Ширина, мм

150

Высота, мм

180

Вес оборудования, кг., не более

85

Технические характеристики системы измерений:

10 шт.

вольтметров

3 шт.

амперметров

3 шт.

измерителей скорости

1 шт.

скважность преобразователей

2 шт.

многофункциональное меню управления релейно-контакторной группой

Диапазон измеряемых напряжений

от ±0,1 В до ±750 В

Диапазон измеряемых токов

от ±500 мкА до ±10А

Диапазон измеряемых скоростей

от ±1 рад/с до ±314 рад/с

Диапазон измеряемых временных интервалов

от 0,1 с до 9,9 с

Точность измерений, до

2%

Технические характеристики широтно-импульсного преобразователя:

±8 А

Напряжение звена постоянного тока

300 В

Частота преобразователя

8 кГц

Перегрузка по току

±16 А

Минимальные требования к ПК:

Microsoft (R) XP, Vista, 7

Коммуникационные порты:

RS-232

Процессор:

Intel Core2Duo 2200 MHz

Оперативная память:

DDR2 2048 MB

Жесткий диск:

320 GB

Видеоподсистема:

Intel GMA 950 1280x1024 19”

Устройства ввода информации:

Клавиатура, мышь

Устройства чтения сменных носителей:

DVD-Rom

Комплектность оборудования «Основы автоматики и вычислительной техники с МПСО» модификации НТЦ-09.12.1:

• лабораторный стенд «Основы автоматики и вычислительной техники с МПСО» НТЦ-09.12.1;
• один машинный агрегат;
• паспорт;
• комплект перемычек;
• кабель для программирования ПЛК RS-232;
• методические указания на электронном носителе;
• программное обеспечение ПЛК на электронном носителе;
• программа для тестирования студентов на электронном носителе;
• мультиметр с функцией измерения температуры.

Рекомендуемое дополнительное оборудование, не входящее в комплект поставки:

• осциллограф;
• персональный компьютер / ноутбук.