1  ОПИСАНИЕ И РАБОТА

1.1  Назначение

ПКБСК представляет собой программно-аппаратный комплекс, предназначенный для непрерывного контроля балансировки станка качалки и передачи данных по сети GSM для удаленного мониторинга и архивирования.

1.2  Технические данные и характеристики

1.2.1   Технические характеристики

В таблице 1 приведены основные технические характеристики ПКБСК.

Таблица 1 - Технические характеристики
Наименование характеристики Значение характеристики
Режим работы Непрерывно
Время одного цикла замера балансировки, не более, мин 5
Параметры питающей электрической сети
Напряжение В

от 85 до 264 VAC

от 120 до 370 VDC

Частота, Гц 50
Потребляемая электрическая мощность, не более, Вт 270
Условия эксплуатации соответствуют условиям, регламентированным для климатического исполнения УХЛ категории 1 согласно ГОСТ 15150 и ГОСТ 15543.1:
рабочее значение температуры воздуха, °C от -60 до +40
предельное значение температуры воздуха, °C от -70 до +45
относительная влажность при 25°C 100
атмосферное давление, кПа от 84 до 106.7
Другие параметры
Габариты базового блока, не более, мм (ШхВхГ) 300х300х200
Масса, не более, кг 7
Степень защиты корпуса, не ниже, по ГОСТ 14254-96 IP66
Степень защиты графической панели, не ниже, по ГОСТ 14254-96 IP65
Срок службы, не менее, лет 10

1.2.2 Состав и конструктивное исполнение

ПКБСК выполнен в виде блока размером 300х300х200 мм. Схема электрическая принципиальная ПКБСК приведена в Приложении А, внешний вид ПКБСК приведен в Приложении Б, функциональная схема ПКБСК приведена в Приложении В.

Основные блоки и системы ПКБСК:

1)   Wiren Board 5 – универсальный контроллер для автоматизации с открытым ПО на базе ОС «Linux», предназначен для домашней и промышленной автоматизации и мониторинга: опроса датчиков и счетчиков, использования в качестве УСПД, в системах АСКУЭ, а также в системах «умного дома». Набор портов и поддерживаемых интерфейсов, удобный веб-интерфейс позволяют использовать его как центральный контроллер совместно с беспроводными и проводными устройствами других производителей. Имеет защиту портов от перенапряжений и сторожевой таймер, что позволяет использовать контроллер для решений, требующих надежной работы. Выполнен в корпусе с креплением на DIN-рейку;

2)     Модуль реле 6-канальный с RS-485, Modbus WB-MR6C – модуль общего назначения с шестью выходами и семью входами предназначен для прямого управления маломощной нагрузкой (до 7А) без больших пусковых токов: сигнальные лампы, промежуточные контакторы;

3)   Трехфазный счетчик с RS-485, Modbus RTU WB-MAP3H –  счетчик предназначен для технического учета по одной трехфазной нагрузке. Счетчик идеален для технологического учета электроэнергии в многоквартирных домах и офисных зданиях, для мониторинга потребителей в дата-центрах и умных офисах, предназначен для работы в одно- или трехфазных сетях переменного тока;

4)   Графическая панель оператора ИП320 – панель предназначена для объектов автоматизации с небольшим набором параметров, поддерживает совместную работу с ОВЕН ПЛК, с модулями ОВЕН Mx110, а также приборами и контроллерами других производителей. Выполнена в щитовом корпусе 172×94×30 мм, степень защиты со стороны передней панели IP65;

5)   Датчик угла наклона TK-AM – электронный измеритель-преобразователь, предназначенный для измерения угла наклона механизма, на котором установлен, преобразования полученных данных в цифровой вид или аналоговый/частотный сигнал и передачи их устройству сбора данных. Дополнительно, вместе с измерением угла наклона, датчик может осуществлять измерение температуры и уровня вибрации.

6)   Средства управления и индикации (см. рисунок 1);

7)   Источник питания HDR-30-24 для блоков 1 – 5;

8)   Термостат RA1 – предназначен для включения термокабеля, который поддерживает микроклимат внутри корпуса ПКБСК: термостат подает питание на термокабель при окружающей температуре меньше 10°С, отключает питание – при окружающей температуре больше 10 °С;

9)   Автоматы QA1 и QA2 – предназначены для включения/выключения ПКБСК и термостата RA1 соответственно.

Лицевая панель ПКБСК со средствами управления и индикации приведена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Лицевая панель ПКБСК со средствами индикации и управления

ПКБСК выполнен в виде блока размером 300х300х200 мм, на лицевой панели которого смонтированы следующие средства  индикации  и  управления  (подробнее  см. п. 4):

а) Графический монохромный дисплей; б) Кнопки переключения экранов;

в) Световые индикаторы;

г) NFC-метка.

Заземление ПКБСК выполняется с помощью винта на корпусе ПКБСК.

 

1.3   Устройство и работа

При изучении устройства и работы ПКБСК следует использовать схему электрическую принципиальную в Приложении А, функциональную схему в  Приложении В.

1.3.1   Описание работы

ПКБСК производит непрерывное измерение электрических параметров привода станка и на основе этих измерений рассчитывает параметр балансировки характеризующий сбалансированность станка качалки. Параметр балансировки рассчитывается тремя методами:

–  метод интегральной мощности;

–  метод токовых клещей;

–  метод среднеквадратичных отклонений.

Численно значение параметра балансировки для каждого метода соответствует разнице измеряемых параметров при ходе вверх и при ходе вниз:

–  для метода 1: разница затраченной активной энергии на ходе вверх и вниз;

–  для метода 2: разница максимального значения тока на ходе вверх и вниз;

–  для метода 3: среднеквадратичное отклонение полной мощности от среднеарифметической полной мощности на всем периоде.

Параметр балансировки принимает значения от -100 % до +100 %, значение 0 % соответствует идеальной сбалансированности станка, знак «-» соответствует преобладанию противовесов, знак «+» соответствует преобладанию колонны штанг.

Рассчитанное значение параметра балансировки интерпретируется следующим образом:

а) От -5% до +5% – диапазон нормальной балансировки станка, при котором нагрузки на механическую часть привода и потребление электроэнергии станка являются оптимальными;

б) От -10% до -5% и от +5% до +10% – диапазон незначительной несбалансированности станка, при котором возможна дальнейшая безопасная эксплуатация станка, но для снижения нагрузок на механическую часть привода и уменьшения потребления электроэнергии рекомендуется провести процедуру балансировки станка.

в) Менее -10% и более 10% – диапазон критической несбалансированности станка, при котором не рекомендуется дальнейшая эксплуатация станка без проведения процедуры балансировки в виду опасности повреждения движущихся частей станка, высоких нагрузок на механическую часть привода и значительного увеличения потребления электроэнергии.

После включения автомата QA1 напряжение переменного тока поступает на блок питания G1, который питает блоки 1 – 5 напряжением 24 В постоянного тока.

Третий блок WB-MAP3H измеряет значения напряжения по трем фазам и значение токов каждой из фаз (с помощью трансформаторов тока TA1, TA2, TA3), рассчитывает значения активной, реактивной, полной мощностей и энергий, коэффициента мощности, межфазных углов, гармоник, производит накопление значений энергий.

Пятый блок TK-AM производит измерение угла наклона балансира.

Первый блок Wiren Board 5 получает (запрашивает) значения от блоков три и пять, используя эти значения по алгоритму рассчитывает параметры балансировки станка, выполняет построение ваттметрограмм, предоставляет доступ к измеренным и вычисленным параметрам для АСУТП верхнего уровня (по GSM, Ethernet, RS-485, Wi-Fi), формирует запрос на включение световой индикации во второй блок WB-MR6C, передает параметры для отображения в блок четыре ИП320.

Второй блок WB-MR6C по запросу от первого блока Wiren Board 5 производит включение и отключение световой сигнализации EA1, EA2, EA3 (дискретные датчики, изображенные на схеме, в некоторых версиях ПКБСК не используются).

Четвертый блок ИП320 выводит на экран полученные от блока один Wiren Board 5 данные.

1.3.2 Средства индикации и управления

На лицевой ПКБСК смонтированы следующие средства индикации и управления (см. рисунок 1):

а) Графический монохромный дисплей – дисплей предназначен для отображения числовых значений параметров балансировки станка, действующих значений мощности и тока двигателя, текущий угол наклона балансира, направление движения полированного штока и построения схематичной ваттметрограммы в реальном времени;

б) Кнопки переключения экранов – предназначены для последовательного переключения экранов отображения данных, используются только кнопки «стрелка вверх», «стрелка вниз»;

в) Световые индикаторы – три светодиодные лампы (красного, желтого и зеленого цвета), включающиеся при критической несбалансированности станка, незначительной несбалансированности станка и нормальной балансировки станка соответственно;

г) NFC-метка – предназначена для быстрого автоматического подключения переносного терминала к прибору балансировки.

Переносной терминал (не входит в комплект поставки). Предназначен для отображения параметров балансировки станка качалки, ваттметрограмм и архивных данных.

В качестве переносного терминала может быть использовано любое техническое устройство (телефон, планшет, ноутбук) оснащенное модулем Wi-Fi, с установленным web-браузером.

Переносной терминал подключается к ПКБСК по сети Wi-Fi (см. п. 2.3.2), мониторинг осуществляется через Web-интерфейс. Параметры подключения являются уникальными для каждого ПКБСК и указаны в его паспорте и записаны в NFC-метку, смонтированную на лицевую панель прибора.