ÂÛÑØÅÅ ÏÐÎÔÅÑÑÈÎÍÀËÜÍÎÅ ÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈÅ
М. П. БЕЛОВ, В. А. НОВИКОВ, Л. Н. РАССУДОВ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ
ЭЛЕКТРОПРИВОД ТИПОВЫХ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ
МЕХАНИЗМОВ
И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
КОМПЛЕКСОВ
Допущено
Министерством образования Российской Федерации в качестве учебника
для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности
«Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических
комплексов» направления подготовки дипломированных специалистов
«Электротехника, электромеханика и электротехнологии»
2е издание, стереотипное
Ìîñêâà
2004
ÓÄÊ 62-581.6
ÁÁÊ 3291.07
Á43
Ð å ö å í ç å í ò û:
çàâ. êàôåäðîé «Ýëåêòðîïðèâîä è àâòîìàòèçàöèÿ ïðîìûøëåííûõ
óñòàíîâîê» ÌÃÎÓ ä-ð òåõí. íàóê, ïðîô. Ã. Á. Îíèùåíêî;
ïðîô. êàôåäðû «Ñèñòåìû àâòîìàòè÷åñêîãî óïðàâëåíèÿ» ÑÏáÃÒÓ,
ä-ð òåõí. íàóê Ñ. À. Êîâ÷èí
Á43
Áåëîâ Ì. Ï.
Àâòîìàòèçèðîâàííûé ýëåêòðîïðèâîä òèïîâûõ ïðîèçâîäñòâåííûõ ìåõàíèçìîâ è òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ: Ó÷åáíèê äëÿ âóçîâ / Ì. Ï. Áåëîâ, Â. À. Íîâèêîâ, Ë. Í. Ðàññóäîâ.
2-å èçä., ñòåð. Ì.: Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2004.
576 ñ.
ISBN 5-7695-1314-4
Èçëîæåíû áëî÷íî-ìîäóëüíûå ïðèíöèïû ïîñòðîåíèÿ óíèôèöèðîâàííûõ ñèñòåì àâòîìàòèçèðîâàííûõ ýëåêòðîïðèâîäîâ ñ ïðîãðàììèðóåìûìè
ìèêðîêîíòðîëëåðàìè. Ðàññìîòðåíû ïðèíöèïû ïîñòðîåíèÿ ñèñòåì óïðàâëåíèÿ ìåõàíèçìàìè, àãðåãàòàìè è êîìïëåêñàìè íà áàçå àâòîìàòèçèðîâàííûõ ýëåêòðîïðèâîäîâ è êîìïüþòåðíûõ ñðåäñòâ àâòîìàòèçàöèè. Ïðèâåäåíû ïðèìåðû ïîñòðîåíèÿ êîìïüþòåðíûõ ñèñòåì óïðàâëåíèÿ ìíîãîäâèãàòåëüíûìè ýëåêòðîïðèâîäàìè ìàøèí è àãðåãàòîâ òèïîâûõ ãðóïï òåõíîëîãè÷åñêîãî è òðàíñïîðòíîãî îáîðóäîâàíèÿ, à òàêæå àâòîìàòèçèðîâàííûõ
òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ áàçîâûõ îòðàñëåé ïðîìûøëåííîñòè.
Äëÿ ñòóäåíòîâ âóçîâ, îáó÷àþùèõñÿ ïî ñïåöèàëüíîñòè «Ýëåêòðîïðèâîä è àâòîìàòèêà ïðîìûøëåííûõ óñòàíîâîê è òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ». Ìîæåò áûòü ïîëåçåí øèðîêîìó êðóãó èíæåíåðíî-òåõíè÷åñêèõ ðàáîòíèêîâ, çàíÿòûõ ðàçðàáîòêîé, ïðîåêòèðîâàíèåì è ýêñïëóàòàöèåé ñèñòåì àâòîìàòèçàöèè.
ÓÄÊ 62-581.6
ÁÁÊ 3291.07
ISBN 5-7695-1314-4
© Áåëîâ Ì. Ï., Íîâèêîâ Â. À., Ðàññóäîâ Ë. Í., 2004
© Èçäàòåëüñêèé öåíòð «Àêàäåìèÿ», 2004
Îãëàâëåíèå
Ïðåäèñëîâèå ................................................................................................. 3
Ââåäåíèå ....................................................................................................... 6
Ãëàâà 1. Ïðèíöèïû ïîñòðîåíèÿ è ñòðóêòóðà àâòîìàòèçèðîâàííûõ
òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ ñ ñèñòåìàìè
ìíîãîäâèãàòåëüíûõ ýëåêòðîïðèâîäîâ .......................................... 11
1.1. Òèïîâàÿ ñòðóêòóðà àâòîìàòèçèðîâàííûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ
êîìïëåêñîâ ................................................................................... 11
1.2. Òåõíè÷åñêèå ñðåäñòâà êîìïëåêñîâ ............................................. 16
1.2.1. Íåðåãóëèðóåìûå è ðåãóëèðóåìûå ýëåêòðîïðèâîäû .......... 16
1.2.2. Ïðîãðàììèðóåìûå êîíòðîëëåðû è ïðîìûøëåííûå
êîìïüþòåðû ........................................................................ 30
1.2.3. Êîíòðîëüíî-èçìåðèòåëüíûå ñðåäñòâà ............................... 33
1.2.4. Êîììóòàöèîííàÿ è çàùèòíàÿ àïïàðàòóðà ......................... 43
1.3. Ýíåðãåòè÷åñêèå ñåòè ................................................................... 50
1.3.1. Èñòî÷íèêè è ñåòè ýëåêòðîñíàáæåíèÿ ñèñòåì
ýëåêòðîïðèâîäîâ ................................................................. 50
1.3.2. Ðåçåðâèðîâàíèå ýëåêòðîïèòàíèÿ ....................................... 57
1.3.3. Ïîêàçàòåëè êà÷åñòâà ýëåêòðîýíåðãèè ................................ 59
1.3.4. Ýíåðãîñáåðåæåíèå ñðåäñòâàìè ýëåêòðîïðèâîäà ............... 60
1.3.5. Ïðèìåíåíèå ïðàâèë óñòðîéñòâà ýëåêòðîóñòàíîâîê
ê ýëåêòðîïðèâîäàì ............................................................. 65
1.4. Èíôîðìàöèîííûå ñåòè ............................................................... 74
1.4.1. Ñòðóêòóðà ñåòåé ................................................................... 74
1.4.2. Ñåòåâûå ñðåäñòâà ................................................................. 78
1.5. Ðåæèìû ðàáîòû òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ
è ýëåêòðîïðèâîäîâ ...................................................................... 80
1.6. Àëãîðèòìû óïðàâëåíèÿ ýëåêòðîïðèâîäàìè,
ìåõàíèçìàìè, àãðåãàòàìè è êîìïëåêñàìè ................................ 86
1.6.1. Ìàòåìàòè÷åñêèå ìîäåëè è ñòðóêòóðà ñèñòåì
óïðàâëåíèÿ .......................................................................... 86
1.6.2. Êàñêàäíîå (ïîä÷èíåííîå) è ìîäàëüíîå óïðàâëåíèå ....... 96
1.6.3. Äåêîìïîçèöèÿ âçàèìîñâÿçàííûõ ñèñòåì ........................... 98
1.6.4. Óïðàâëåíèå ñ èñïîëüçîâàíèåì íå÷åòíîé ëîãèêè ........... 103
Ãëàâà 2. Òèïîâûå àâòîìàòèçèðîâàííûå ýëåêòðîïðèâîäû ....................... 107
2.1. Óíèôèöèðîâàííûå ñèñòåìû ýëåêòðîïðèâîäîâ
(êîìïëåêòíûå ýëåêòðîïðèâîäû) ............................................... 107
571
2.2. Áëî÷íî-ìîäóëüíûå ïðèíöèïû êîìïëåêòîâàíèÿ
àâòîìàòèçèðîâàííûõ ýëåêòðîïðèâîäîâ .................................... 109
2.2.1. Ýëåêòðîïðèâîäû ïåðåìåííîãî òîêà ................................. 109
2.2.2. Ýëåêòðîïðèâîäû ïîñòîÿííîãî òîêà ................................. 117
2.3. Ñðåäñòâà óïðàâëåíèÿ è ïðîãðàììèðîâàíèÿ
ýëåêòðîïðèâîäîâ ........................................................................ 120
2.4. Íàñòðîéêà è äèàãíîñòèðîâàíèå ïàðàìåòðîâ
àâòîìàòèçèðîâàííûõ ýëåêòðîïðèâîäîâ .................................... 130
2.5. Ñåòåâûå ñðåäñòâà ñèñòåì óïðàâëåíèÿ ýëåêòðîïðèâîäàìè ...... 138
Ãëàâà 3. Óïðàâëåíèÿ äâèæåíèåì ìåõàíèçìîâ ñ èñïîëüçîâàíèåì
òèïîâûõ òåõíè÷åñêèõ ñðåäñòâ .................................................... 143
3.1. Ñâîéñòâà è êîíñòðóêöèÿ îñíîâíûõ óçëîâ
ñèñòåì óïðàâëåíèÿ äâèæåíèåì ìåõàíèçìîâ ........................... 143
3.2. Îñîáåííîñòè ïåðåäàòî÷íûõ ìåõàíèçìîâ, èñïîëüçóåìûõ
â ñèñòåìàõ óïðàâëåíèÿ äâèæåíèåì èñïîëíèòåëüíûõ
îðãàíîâ ....................................................................................... 146
3.3. Äèíàìè÷åñêèå ìîäåëè ìåõàíèçìîâ ......................................... 162
3.4. Äèíàìè÷åñêèå ìîäåëè íàïðàâëÿþùèõ
è îïîð ìåõàíèçìîâ .................................................................... 163
3.5. Èíôîðìàöèîííûå ïðåîáðàçîâàòåëè ñêîðîñòåé
è ïåðåìåùåíèé ìåõàíèçìîâ ..................................................... 164
3.6. Òèïîâûå ðåæèìû óïðàâëåíèÿ ìåõàíèçìàìè ........................... 172
3.6.1. Ñòàáèëèçàöèÿ, ñëåæåíèå, ïîçèöèîíèðîâàíèå ............... 172
3.6.2. Ïðîãðàììíîå óïðàâëåíèå ................................................. 178
3.6.3. Ñèíõðîíèçàöèÿ ñêîðîñòåé è ïîëîæåíèé ........................ 180
3.6.4. Óïðàâëåíèå íàãðóçêîé ýëåêòðîïðèâîäîâ ........................ 186
3.6.5. Òåõíîëîãè÷åñêèå ôóíêöèè óïðàâëåíèÿ
ìåõàíèçìàìè ..................................................................... 192
3.7. Ìåõàíîòðîïíûå ìîäåëè â ñèñòåìàõ óïðàâëåíèÿ
äâèæåíèåì .................................................................................. 193
3.8. Ðàñ÷åò è âûáîð àâòîìàòèçèðîâàííûõ ýëåêòðîïðèâîäîâ
è ìåõàíèçìîâ ............................................................................. 198
Ãëàâà 4. Ýëåêòðîïðèâîäû è ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ òèïîâûì,
òåõíîëîãè÷åñêèì è òðàíñïîðòíûì îáîðóäîâàíèåì ................... 204
4.1. Òèïîâûå ãðóïïû îáîðóäîâàíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ
êîìïëåêñîâ ................................................................................. 204
4.2. Ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ îáîðóäîâàíèåì ...................................... 207
4.2.1. Êîîðäèíèðîâàííîå óïðàâëåíèå ìåõàíèçìàìè
â ñîñòàâå òåõíîëîãè÷åñêîãî àãðåãàòà ............................... 207
4.2.2. Ñðåäñòâà óïðàâëåíèÿ àãðåãàòàìè ..................................... 209
4.2.3. Ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå ñðåäñòâ óïðàâëåíèÿ ............. 213
4.3. Ñîñòàâ è ñâîéñòâà ñèñòåì óïðàâëåíèÿ îáîðóäîâàíèåì,
ïðåäíàçíà÷åííûì äëÿ ôèçè÷åñêîé
è õèìè÷åñêîé ïåðåðàáîòêè âåùåñòâà ....................................... 216
4.3.1. Õàðàêòåðèñòèêà îáîðóäîâàíèÿ
è ýëåêòðîïðèâîäîâ ........................................................... 216
4.3.2. Óïðàâëåíèå âåíòèëÿòîðíûì, íàñîñíûì
è êîìïðåññîðíûì îáîðóäîâàíèåì .................................. 227
572
4.3.3. Óïðàâëåíèå ìåëüíè÷íûì è äðîáèëüíûì
îáîðóäîâàíèåì ................................................................ 239
4.3.4. Óïðàâëåíèå ñìåñèòåëÿìè, öåíòðèôóãàìè
è ñåïàðàòîðàìè ................................................................. 243
4.4. Ñîñòàâ è ñâîéñòâà ñèñòåì óïðàâëåíèÿ ìåòàëëî-, äåðåâîè êàìíåîáðàáàòûâàþùèìè ñòàíêàìè ...................................... 246
4.4.1. Õàðàêòåðèñòèêà ñòàíêîâ è ýëåêòðîïðèâîäîâ .................. 246
4.4.2. Ñèñòåìû ÷èñëîâîãî ïðîãðàììíîãî óïðàâëåíèÿ
ìåòàëëîîáðàáàòûâàþùèìè ñòàíêàìè ............................. 257
4.4.3. Óïðàâëÿþùèå òåõíîëîãè÷åñêèå ïðîãðàììû ................... 260
4.4.4. Ñèñòåìû ñòàáèëèçàöèè ñêîðîñòè, óñèëèÿ,
ìîùíîñòè è òåìïåðàòóðû ðåçàíèÿ, à òàêæå óïðóãèõ
äåôîðìàöèé, âîçíèêàþùèõ â çîíå ðåçàíèÿ .................. 264
4.4.5. Âëèÿíèå ïîãðåøíîñòåé ñëåäÿùèõ ýëåêòðîïðèâîäîâ
íà êà÷åñòâî ìåòàëëîîáðàáîòêè ........................................ 271
4.5. Ñîñòàâ è ñâîéñòâà ñèñòåì óïðàâëåíèÿ ïðîêàòíûì,
êóçíå÷íûì ïðåññîâûì è øòàìïîâî÷íûì îáîðóäîâàíèåì ..... 277
4.5.1. Õàðàêòåðèñòèêà îáîðóäîâàíèÿ è ýëåêòðîïðèâîäîâ ........ 277
4.5.2. Ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ êëåòüþ ïðîêàòíîãî ñòàíà .............. 282
4.5.3. Óïðàâëåíèå êóçíå÷íî-ïðåññîâûìè ìàøèíàìè ............... 294
4.6. Ñîñòàâ è ñâîéñòâà ñèñòåì óïðàâëåíèÿ ðåçàòåëüíûì
îáîðóäîâàíèåì ........................................................................... 296
4.6.1. Õàðàêòåðèñòèêà îáîðóäîâàíèÿ è ýëåêòðîïðèâîäîâ ........ 296
4.6.2. Ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ íîæíèöàìè è êàòÿùèìñÿ
ðåçîì ................................................................................. 302
4.6.3. Ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ ëåòó÷èìè íîæíèöàìè .................... 304
4.6.4. Ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ áàðàáàííûìè íîæíèöàìè
äëÿ ïîïåðå÷íîãî ðåçàíèÿ êàðòîíà .................................. 307
4.7. Ñîñòàâ è ñâîéñòâà ñèñòåì óïðàâëåíèÿ ãîðíîäîáûâàþùèì
è íåôòåãàçîâûì îáîðóäîâàíèåì ............................................... 313
4.7.1. Õàðàêòåðèñòèêà ìàøèí äëÿ ïîäçåìíûõ è íàçåìíûõ
ðàçðàáîòîê è èõ ýëåêòðîïðèâîäîâ ................................... 313
4.7.2. Ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ ýêñêàâàòîðàìè òèïà
«ïðÿìàÿ ëîïàòà» è äðàãëàéí ............................................ 319
4.7.3. Ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ áóðîâûìè ñòàíêàìè ...................... 327
4.8. Ñîñòàâ è ñâîéñòâà ñèñòåì óïðàâëåíèÿ îáîðóäîâàíèåì,
ïðåäíàçíà÷åííûì äëÿ òðàíñïîðòèðîâàíèÿ è îáðàáîòêè
ãèáêèõ ìàòåðèàëîâ ..................................................................... 339
4.8.1. Õàðàêòåðèñòèêà îáîðóäîâàíèÿ è ýëåêòðîïðèâîäîâ ........ 339
4.8.2. Ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ ñêîðîñòüþ è ñîîòíîøåíèåì
ñêîðîñòåé ìåõàíèçìîâ, âçàèìîñâÿçàííûõ ëåíòî÷íûì
ìàòåðèàëîì ....................................................................... 342
4.8.3. Óïðàâëåíèå íàìàòûâàíèåì è ñìàòûâàíèåì ìàòåðèàëà
ïðè êîñâåííîì è íåïîñðåäñòâåííîì êîíòðîëå
íàòÿæåíèÿ [5] ................................................................... 346
4.8.4. Ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ ñîîòíîøåíèÿìè ñêîðîñòåé
è íàòÿæåíèé ìàòåðèàëà ................................................... 354
4.8.5. Ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ ïðîäîëüíî-ðåçàòåëüíûì
ñòàíêîì ............................................................................. 354
573
4.9. Ñîñòàâ è ñâîéñòâà ñèñòåì óïðàâëåíèÿ ïðîìûøëåííûìè
ìàíèïóëÿòîðàìè ........................................................................ 362
4.9.1. Ïðèíöèïû ïîñòðîåíèÿ ñèñòåì óïðàâëåíèÿ
ýëåêòðîïðèâîäàìè ìàíèïóëÿòîðîâ ................................. 362
4.9.2. Óðàâíåíèÿ êèíåìàòèêè è äèíàìèêè ìàíèïóëÿòîðîâ .... 364
4.9.3. Âçàèìîñâÿçàííûå ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ äâèæåíèåì
çâåíüåâ ìàíèïóëÿòîðà ...................................................... 369
4.9.4. Óïðàâëåíèå öèêëîâûìè äâèæåíèÿìè ìàíèïóëÿòîðà ..... 375
4.10. Ñîñòàâ è ñâîéñòâà ñèñòåì óïðàâëåíèÿ òðàíñïîðòíûì
è ïîäúåìíî-òðàíñïîðòíûì îáîðóäîâàíèåì ............................ 378
4.10.1. Õàðàêòåðèñòèêà òðàíñïîðòíîãî îáîðóäîâàíèÿ
è ýëåêòðîïðèâîäîâ .......................................................... 378
4.10.2. Ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ êîíâåéåðîì è òðàíñïîðòåðîì .... 392
4.10.3. Ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ ìàðøðóòíûì ýëåêòðîòðàíñïîðòîì (òðàìâàåì, òðîëëåéáóñîì âàãîíîì
ìåòðîïîëèòåíà) ............................................................... 400
4.10.4. Õàðàêòåðèñòèêà ïîäúåìíî-òðàíñïîðòíîãî îáîðóäîâàíèÿ è ýëåêòðîïðèâîäîâ ............................................... 409
4.10.5. Ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ ìîñòîâûì êðàíîì ........................ 418
4.10.6. Ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ êîçëîâûì êðàíîì ......................... 421
4.10.7. Ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ ëèôòîì .......................................... 428
4.11. Ñîñòàâ è ñâîéñòâà ñèñòåì óïðàâëåíèÿ îáîðóäîâàíèåì
ìîíèòîðèíãà .............................................................................. 449
4.11.1. Õàðàêòåðèñòèêà ýëåêòðîïðèâîäîâ òåëåâèçèîííûõ
ñèñòåì íàáëþäåíèÿ çà òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîì,
òåëåñêîïîâ è ðàäèîòåëåñêîïîâ ....................................... 449
4.11.2. Ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ ðàäèîòåëåñêîïîì [6] .................... 451
Ãëàâà 5. Àâòîìàòèçèðîâàííûå òåõíîëîãè÷åñêèå êîìïëåêñû ................... 454
5.1. Êëàññèôèêàöèÿ è ñòðóêòóðà òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ
áàçîâûõ îòðàñëåé ïðîìûøëåííîñòè ........................................ 454
5.2. Ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ êîìïëåêñàìè ......................................... 455
5.2.1. Êîîðäèíèðîâàííîå óïðàâëåíèå àãðåãàòàìè â ñîñòàâå
òåõíîëîãè÷åñêîãî êîìïëåêñà ........................................... 455
5.2.2. Ñðåäñòâà óïðàâëåíèÿ êîìïëåêñàìè ................................. 456
5.3. Àâòîìàòèçèðîâàííûå òåõíîëîãè÷åñêèå êîìïëåêñû àãðîïðîìûøëåííîãî ïðîèçâîäñòâà ....................................................... 461
5.3.1. Õàðàêòåðèñòèêà òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ ................ 461
5.3.2. Àâòîìàòèçèðîâàííûé êîíâåéåð îáðàáîòêè îâîùåé ....... 462
5.3.3. Àâòîìàòèçèðîâàííûé ó÷àñòîê ïðèãîòîâëåíèÿ
êîìáèêîðìîâ .................................................................... 466
5.4. Àâòîìàòèçèðîâàííûå òåõíîëîãè÷åñêèå êîìïëåêñû
äîáûâàþùèõ ïðîèçâîäñòâ ......................................................... 470
5.4.1. Õàðàêòåðèñòèêà òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ ................ 470
5.4.2. Àâòîìàòèçèðîâàííûé êîìïëåêñ îòêðûòîé ðàçðàáîòêè
íà áàçå ðîòîðíîãî ýêñêàâàòîðà ........................................ 472
5.4.3. Àâòîìàòèçèðîâàííûé êîìïëåêñ óãëåïðèåìà
îáîãàòèòåëüíîé ôàáðèêè ................................................. 475
5.4.4. Àâòîìàòèçèðîâàííûé êîìïëåêñ êàìíåäðîáëåíèÿ ......... 479
574
5.5. Àâòîìàòèçèðîâàííûå òåõíîëîãè÷åñêèå êîìïëåêñû
ìåòàëëóðãè÷åñêîãî ïðîèçâîäñòâà ............................................. 482
5.5.1. Õàðàêòåðèñòèêà òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ ................ 482
5.5.2. Ñèñòåìà àâòîìàòèçàöèè òðàíñïîðòíî-òåõíîëîãè÷åñêîãî
êîìïëåêñà ïîäãîòîâêè è ïîäà÷è ñëèòêîâ
ê îáæèìíîìó ïðîêàòíîìó ñòàíó ..................................... 493
5.5.3. Ñèñòåìà àâòîìàòèçàöèè îáæèìíîãî ïðîêàòíîãî
ñòàíà .................................................................................. 499
5.5.4. Ñèñòåìà àâòîìàòèçàöèè ó÷àñòêà íîæíèö ïîïåðå÷íîãî
ðåçàíèÿ ëèñòîâîãî ïðîêàòíîãî ñòàíà .............................. 501
5.5.5. Ñèñòåìà óïðàâëåíèÿ íåïðåðûâíûì ñòàíîì
õîëîäíîé ïðîêàòêè ........................................................... 505
5.6. Àâòîìàòèçèðîâàííûå òåõíîëîãè÷åñêèå êîìïëåêñû
ìàøèíîñòðîåíèÿ ........................................................................ 514
5.6.1. Õàðàêòåðèñòèêà òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ ................ 514
5.6.2. Àâòîìàòèçèðîâàííûé ðîáîòîòåõíè÷åñêèé êîìïëåêñ
(ñòàíîê, ðîáîò, òðàíñïîðò) ............................................. 519
5.6.3. Àâòîìàòèçèðîâàííûé ó÷àñòîê ìåòàëëîîáðàáîòêè
(ãðóïïà ñòàíêîâ, òðàíñïîðò, ñêëàä-øòàáåëåð) .............. 522
5.6.4. Àâòîìàòèçèðîâàííûé êîìïëåêñ ñ ìíîãîïîçèöèîííûì
ïðåññîì ............................................................................. 526
5.7. Àâòîìàòèçèðîâàííûå òåõíîëîãè÷åñêèå êîìïëåêñû
áóìàãîäåëàòåëüíîãî è ïîëèãðàôè÷åñêîãî ïðîèçâîäñòâà ........ 528
5.7.1. Õàðàêòåðèñòèêà òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ ................ 528
5.7.2. Òåõíîëîãè÷åñêèå êîìïëåêñû ïîëèãðàôè÷åñêîãî
ïðîèçâîäñòâà ..................................................................... 530
5.7.3. Ñèñòåìà àâòîìàòèçàöèè êàðòîíîäåëàòåëüíîé ìàøèíû ... 532
5.7.4. Ñèñòåìà àâòîìàòèçàöèè ðîòàöèîííîé ìàøèíû ............. 550
5.8. Àâòîìàòèçèðîâàííûå òåõíîëîãè÷åñêèå êîìïëåêñû
ãîðîäñêîãî õîçÿéñòâà ................................................................. 555
5.8.1. Õàðàêòåðèñòèêà òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ ................ 555
5.8.2. Ñèñòåìà àâòîìàòèçàöèè íàñîñíîé ñòàíöèè .................... 556
5.8.3. Ñèñòåìà àâòîìàòèçàöèè âåíòèëÿöèè
è êîíäèöèîíèðîâàíèÿ âîçäóõà ........................................ 561
5.8.4. Ñèñòåìà àâòîìàòèçàöèè æèçíåîáåñïå÷åíèÿ
æèëîãî çäàíèÿ .................................................................. 564
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû ................................................................................... 567
575
Ïîñâÿùàåòñÿ 80-ëåòèþ* ïåðâîé â ñòðàíå êàôåäðû «Ýëåêòðèôèêàöèÿ ïðîìûøëåííûõ ïðåäïðèÿòèé» Ëåíèíãðàäñêîãî ýëåêòðîòåõíè÷åñêîãî èíñòèòóòà (íûíå êàôåäðà
«Ðîáîòîòåõíèêà è àâòîìàòèçàöèÿ ïðîèçâîäñòâåííûõ ñèñòåì» Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî ýëåêòðîòåõíè÷åñêîãî óíèâåðñèòåòà «ËÝÒÈ»), íà÷àâøåé ïîäãîòîâêó èíæåíåðîâ-ýëåêòðîïðèâîä÷èêîâ
Ïðåäèñëîâèå
Ó÷åáíèê íàïèñàí â ñîîòâåòñòâèè ñ ïðîãðàììîé äèñöèïëèíû
«Àâòîìàòèçèðîâàííûé ýëåêòðîïðèâîä òèïîâûõ ïðîèçâîäñòâåííûõ
ìåõàíèçìîâ è òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ», âõîäÿùåé â òèïîâîé ó÷åáíûé ïëàí ïîäãîòîâêè èíæåíåðîâ ïî ñïåöèàëüíîñòè
«Ýëåêòðîïðèâîä è àâòîìàòèêà ïðîìûøëåííûõ óñòàíîâîê è òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ».  íåì îòðàæåí áîëüøîé è äëèòåëüíûé îïûò ïðåïîäàâàíèÿ ýòîé äèñöèïëèíû è äðóãèõ ñõîæèõ ñ
íåé äèñöèïëèí â Ñàíêò-Ïåòåðáóðãñêîì ãîñóäàðñòâåííîì ýëåêòðîòåõíè÷åñêîì óíèâåðñèòåòå (ËÝÒÈ).  íàñòîÿùåì ó÷åáíèêå ñîõðàíÿåòñÿ ïðååìñòâåííîñòü ñ äðóãèìè ó÷åáíèêàìè àíàëîãè÷íîãî
íàïðàâëåíèÿ. Ó÷òåíû áîëüøèå èçìåíåíèÿ, ïðîèñõîäÿùèå â òåîðèè è ïðàêòèêå ïðèìåíåíèÿ àâòîìàòèçèðîâàííîãî ýëåêòðîïðèâîäà.
Ýëåêòðîïðèâîä ïåðåìåííîãî òîêà ñòàë äîìèíèðóþùèì â íîâûõ ðàçðàáîòêàõ òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ, à ÷àñòîòíîðåãóëèðóåìûé ýëåêòðîïðèâîä ñ àñèíõðîííûì êîðîòêîçàìêíóòûì äâèãàòåëåì øèðîêî ïðèìåíÿåòñÿ è âûïóñêàåòñÿ ìíîãèìè
ýëåêòðîòåõíè÷åñêèìè ôèðìàìè ìèðà. Ñîâìåñòíî ñ êîìïüþòåðíûìè ñðåäñòâàìè óïðàâëåíèÿ ïðèâîä ïåðåìåííîãî òîêà èìååò
áîëüøèå ôóíêöèîíàëüíûå âîçìîæíîñòè è àäàïòèðîâàí êî âñåì
îáúåêòàì ïðèìåíåíèÿ, ãäå ðàíåå èñïîëüçîâàëñÿ ïðèâîä ïîñòîÿííîãî òîêà.
Èñõîäÿ èç ýòîãî ìàòåðèàë âñåãî ó÷åáíèêà ìîæíî áûëî èçëîæèòü ñ îðèåíòàöèåé íà ïðèâîäû ïåðåìåííîãî òîêà. Îäíàêî, ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå òî, ÷òî â òåõíîëîãè÷åñêîì îáîðóäîâàíèè,
íàõîäÿùåìñÿ â ýêñïëóàòàöèè, ÷àùå âñåãî ïðèìåíÿåòñÿ ðåãóëèðóåìûé ýëåêòðîïðèâîä ïîñòîÿííîãî òîêà, àâòîðû ñòàðàëèñü ñîõðàíèòü íåêîå ðàâíîâåñèå â èçëîæåíèè ìàòåðèàëà ïî ïðèâîäàì
îáîèõ ðîäîâ òîêà, ïîä÷åðêèâàÿ èõ ðàâíûå ôóíêöèîíàëüíûå âîçìîæíîñòè.
* Êàôåäðà áûëà îñíîâàíà â 1922 ã.
3
Óïðàâëÿþùèìè óñòðîéñòâàìè ïðèâîäîâ ÿâëÿþòñÿ ïðîãðàììèðóåìûå ìèêðîêîíòðîëëåðû è ïðîìûøëåííûå êîìïüþòåðû, à àëãîðèòìû óïðàâëåíèÿ ðåàëèçóþòñÿ â âèäå ïðîãðàìì.
Èíæåíåðû ïðè ìàòåìàòè÷åñêîì îïèñàíèè îáúåêòîâ è àëãîðèòìîâ óïðàâëåíèÿ èñïîëüçóþò òîïîëîãè÷åñêîå ïðåäñòàâëåíèå ìàòåìàòè÷åñêèõ îïèñàíèé â âèäå ñòðóêòóðíûõ è ôóíêöèîíàëüíûõ ñõåì
ñ âûäåëåíèåì îñíîâíûõ ìîäóëåé óïðàâëåíèÿ (ðåãóëÿòîðîâ, ôóíêöèîíàëüíûõ ïðåîáðàçîâàòåëåé, îãðàíè÷èòåëåé, äåëèòåëåé, óìíîæèòåëåé è äð.).
Ïîäîáíûå ñõåìû ÿâëÿþòñÿ âèðòóàëüíûìè ïî îòíîøåíèþ ê èõ
ïðîãðàììíîé ðåàëèçàöèè, íî ïðè âûñîêîé ñëîæíîñòè ñîâðåìåííûõ ñèñòåì óïðàâëåíèÿ ýëåêòðîïðèâîäàìè è îñîáåííî âçàèìîñâÿçàííûõ ñèñòåì óïðàâëåíèÿ ìíîãîäâèãàòåëüíûìè ýëåêòðîïðèâîäàìè îíè ïîçâîëÿþò ëåãêî âûïîëíÿòü ñèíòåç àëãîðèòìîâ óïðàâëåíèÿ áåç èñïîëüçîâàíèÿ ìàòåìàòè÷åñêèõ ôîðìàëüíûõ ïðîöåäóð. Òàêèå ñõåìû øèðîêî ïðåäñòàâëåíû â ó÷åáíèêå.
Îñíàùåíèå îäíîãî ïðîèçâîäñòâåííîãî ìåõàíèçìà èëè òåõíîëîãè÷åñêîãî àãðåãàòà ñîâðåìåííûì êîìïüþòåðèçèðîâàííûì ýëåêòðîïðèâîäîì íå äàåò çàìåòíîãî ýôôåêòà â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå.
Ýôôåêòèâíûì ÿâëÿåòñÿ àâòîìàòèçàöèÿ òåõíîëîãè÷åñêîãî êîìïëåêñà, îáúåäèíÿþùåãî â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå ìíîãî àãðåãàòîâ è ìåõàíèçìîâ.
Ýòî ó÷èòûâàåòñÿ âñåìè âåäóùèìè ýëåêòðîòåõíè÷åñêèìè êîðïîðàöèÿìè, êîòîðûå âûïóñêàþò êîìïüþòåðèçèðîâàííûå ýëåêòðîïðèâîäû ñ ðàçâèòûìè ñåòåâûìè è äðóãèìè ñðåäñòâàìè, ïðåâðàùàþùèìè ýëåêòðîïðèâîä â ýôôåêòèâíûé èíñòðóìåíò àâòîìàòèçàöèè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, ãäå øèðîêî èñïîëüçóþòñÿ ìàøèíû è ìåõàíèçìû.  ñîñòàâ èíòåãðèðîâàííûõ ñèñòåì
ìíîãîäâèãàòåëüíûõ ýëåêòðîïðèâîäîâ âêëþ÷àþò ñðåäñòâà ñðåäíåãî (òåõíîëîãè÷åñêîãî) óðîâíÿ àâòîìàòèçàöèè, êîòîðûå ðàíåå
îòíîñèëèñü ê àâòîìàòèçèðîâàííûì ñèñòåìàì óïðàâëåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèìè ïðîöåññàìè (ÀÑÓ ÒÏ). Ýòî îòðàçèëîñü â ðåîðãàíèçàöèè îòäåëîâ ìíîãèõ ÍÈÈ è ÊÁ îáúåäèíåíèè îòäåëîâ
ýëåêòðîïðèâîäîâ ñ ÀÑÓ ÒÏ. Îäèí èç âåäóùèõ äåïàðòàìåíòîâ
êîðïîðàöèè «Siemens» íàçûâàåòñÿ «Àâòîìàòèçàöèÿ è ïðèâîäû»
(àíàëîãèÿ ñ íàçâàíèåì ñïåöèàëüíîñòè, íà êîòîðóþ îðèåíòèðîâàí ó÷åáíèê).
Îðèåíòàöèÿ íà àâòîìàòèçèðîâàííûå òåõíîëîãè÷åñêèå êîìïëåêñû ÿâëÿåòñÿ õàðàêòåðíîé ÷åðòîé íàñòîÿùåãî ó÷åáíèêà è îòðàæàåò
ñîâðåìåííûé ïîäõîä ê àâòîìàòèçàöèè ìàøèí è ìåõàíèçìîâ, âçàèìîñâÿçàííûõ òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîì.
Èçëàãàÿ ìàòåðèàë ó÷åáíèêà, àâòîðû ñòðåìèëèñü ïî âîçìîæíîñòè èçáåãàòü îïèñàíèé êîíêðåòíûõ òèïîâ ñèñòåì àâòîìàòèçèðîâàííûõ ýëåêòðîïðèâîäîâ, òåõíîëîãè÷åñêèõ àãðåãàòîâ è êîìïëåêñîâ.
4
Àâòîðû âûðàæàþò áëàãîäàðíîñòü çà ïðåäîñòàâëåíèå ìàòåðèàëîâ
ê íàïèñàíèþ ôðàãìåíòîâ ó÷åáíèêà ñâîèì êîëëåãàì: Î. È. Çåìåíòîâó (ïï. 4.5.2, 4.6.1 4.6.3, 4.8.4, 5.5.3, 5.5.4), À. Å. Êîçÿðóêó (ïï.
3.8, 4.7, 5.4.1, 5.4.2), Â. Î. Îñèïîâó (ïï. 4.4.2, 4.4.3), À. À. Ïðîêîïîâó (ïï. 1.6.4, 4.3.2), Ñ. Â. Ñàââå (ï. 5.7), Ñ. Â. Ãðèíþ (ï. 4.6.4).
Àâòîðû âûðàæàþò îñîáóþ áëàãîäàðíîñòü Ñ. À. Êîâ÷èíó,
Ã. Á. Îíèùåíêî, ñîòðóäíèêàì è çàâåäóþùåìó êàôåäðîé «Àâòîìàòèçèðîâàííûé ýëåêòðîïðèâîä» ÌÝÈ (Òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò)
Ñ. Ê. Êîçûðåâó, à òàêæå ñîòðóäíèêàì êàôåäðû «Ðîáîòîòåõíèêà è
àâòîìàòèçàöèÿ ïðîèçâîäñòâåííûõ ñèñòåì» ÑÏáÃÝÒÓ «ËÝÒÈ» çà
ïîìîùü â ñîçäàíèè ó÷åáíèêà.
Ââåäåíèå
Àíàëèç ìèðîâîãî îïûòà ñîçäàíèÿ íîâîãî è ìîäåðíèçàöèè äåéñòâóþùåãî òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ ïîêàçûâàåò âûñîêóþ
äèíàìèêó ðàçâèòèÿ ðåãóëèðóåìûõ ýëåêòðîïðèâîäîâ, êîìïüþòåðíûõ ñðåäñòâ àâòîìàòèçàöèè, èñïîëüçîâàíèÿ èíôîðìàöèîííûõ
ñðåäñòâ. Îíà îáóñëîâëåíà ñòðåìëåíèåì ê ìàêñèìàëüíîìó ïîâûøåíèþ ïðîèçâîäèòåëüíîñòè òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ è êà÷åñòâà ïðîèçâîäèìîé ïðîäóêöèè. Âñå âåäóùèå ýëåêòðîòåõíè÷åñêèå êîðïîðàöèè âûïóñêàþò ðåãóëèðóåìûå ýëåêòðîïðèâîäû êîìïëåêòíî ñ êîìïüþòåðíûìè ñðåäñòâàìè àâòîìàòèçàöèè â âèäå
ãèáêî ïðîãðàììèðóåìûõ ñèñòåì, ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ øèðîêîãî èñïîëüçîâàíèÿ. Îêóïàåìîñòü ñðåäñòâ, âëîæåííûõ â òàêèå ñèñòåìû, ÿâëÿåòñÿ íàèáîëåå áûñòðîé. Êðîìå ïðèìåíåíèÿ ðåãóëèðóåìûå ýëåêòðîïðèâîäû ñîâìåñòíî ñ òåõíîëîãè÷åñêèìè óñòðîéñòâàìè èñïîëüçóþòñÿ â êà÷åñòâå ñðåäñòâ ðåãóëèðîâàíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ ïåðåìåííûõ óðîâíÿ, äàâëåíèÿ, âëàæíîñòè, òåìïåðàòóðû, äîçèðîâàíèÿ, ïðîèçâîäèòåëüíîñòè è äð.
Ìîæíî âûäåëèòü ñëåäóþùèå îáùèå òåíäåíöèè ðàçâèòèÿ ýëåêòðîïðèâîäîâ, èìåþùèå óñòîé÷èâûé õàðàêòåð:
ïîñòîÿííî ðàñøèðÿþùååñÿ ïðèìåíåíèå ðåãóëèðóåìûõ ýëåêòðîïðèâîäîâ â ïðîìûøëåííîì îáîðóäîâàíèè, òðàíñïîðòå, àâèàöèîííîé è êîñìè÷åñêîé òåõíèêå, ìåäèöèíå, áûòîâîé òåõíèêå äëÿ
äîñòèæåíèÿ íîâûõ êà÷åñòâåííûõ ðåçóëüòàòîâ â òåõíîëîãèè;
çàìåíà íåðåãóëèðóåìûõ ýëåêòðîïðèâîäîâ ðåãóëèðóåìûìè â ýíåðãîåìêîì îáîðóäîâàíèè (íàñîñû, êîìïðåññîðû, âåíòèëÿòîðû è äð.)
ñ öåëüþ ýíåðãîñáåðåæåíèÿ;
ðàñïðîñòðàíåíèå áëî÷íî-ìîäóëüíûõ ïðèíöèïîâ ïîñòðîåíèÿ
ýëåêòðîïðèâîäîâ, èíôîðìàöèîííûõ ñðåäñòâ, ñðåäñòâ óïðàâëåíèÿ
è ñèñòåì óïðàâëåíèÿ â öåëîì;
äèíàìè÷íàÿ êîìïüþòåðèçàöèÿ ýëåêòðîïðèâîäîâ, ìåõàíèçìîâ,
àãðåãàòîâ è êîìïëåêñîâ è íîâàÿ èäåîëîãèÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ ñèñòåì;
äàëüíåéøåå ðàçâèòèå ìåòîäîâ êàñêàäíîãî (ïîä÷èíåííîãî) óïðàâëåíèÿ, ïîëó÷èâøèõ øèðîêîå ðàñïðîñòðàíåíèå â ýëåêòðîïðèâîäàõ è îðãàíè÷íî ïðèìåíèìûõ ê óïðàâëåíèþ òåõíîëîãè÷åñêèìè
ïåðåìåííûìè è èíòåãðàëüíûìè ïîêàçàòåëÿìè êà÷åñòâà îáðàáîòêè, ïåðåðàáîòêè è ïðîèçâîäñòâà âåùåñòâà;
6
àêòèâíîå ðàçâèòèå è âíåäðåíèå ñèñòåì äèàãíîñòèðîâàíèÿ, îáñëóæèâàíèÿ, âèçóàëèçàöèè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññîâ è ïðîöåññîâ óïðàâëåíèÿ.
Ïîä ýëåêòðîïðèâîäîì ïîíèìàåòñÿ «ýëåêòðîìåõàíè÷åñêàÿ ñèñòåìà, ñîñòîÿùàÿ â îáùåì ñëó÷àå èç âçàèìîäåéñòâóþùèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé ýëåêòðîýíåðãèè, ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ è ìåõàíè÷åñêèõ ïðåîáðàçîâàòåëåé, óïðàâëÿþùèõ è èíôîðìàöèîííûõ óñòðîéñòâ è óñòðîéñòâ ñîïðÿæåíèÿ ñ âíåøíèìè ýëåêòðè÷åñêèìè, ìåõàíè÷åñêèìè, óïðàâëÿþùèìè è èíôîðìàöèîííûìè ñèñòåìàìè, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ ïðèâåäåíèÿ â äâèæåíèå èñïîëíèòåëüíûõ îðãàíîâ ðàáî÷åé ìàøèíû è óïðàâëåíèÿ ýòèì äâèæåíèåì â öåëÿõ îñóùåñòâëåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà» [7].
Ðåãóëèðóåìûå ýëåêòðîïðèâîäû, êàê ïðàâèëî, ÿâëÿþòñÿ è àâòîìàòèçèðîâàííûìè; ìíîãèå îïåðàöèè â íèõ âûïîëíÿþòñÿ ñðåäñòâàìè óïðàâëåíèÿ áåç ó÷àñòèÿ îïåðàòîðà. Ïðèíèìàÿ âî âíèìàíèå,
÷òî îñíîâíûìè ñðåäñòâàìè óïðàâëåíèÿ â ýëåêòðîïðèâîäàõ ÿâëÿþòñÿ ïðîãðàììèðóåìûå ìèêðîêîíòðîëëåðû è (èëè) ïðîìûøëåííûå êîìïüþòåðû, óìåñòíî îïðåäåëÿòü ñîâðåìåííûé àâòîìàòèçèðîâàííûé ýëåêòðîïðèâîä êàê êîìïüþòåðèçèðîâàííûé. Ýòî îïðåäåëåíèå ïîäõîäèò äëÿ èíòåãðèðîâàííûõ ñèñòåì ìíîãîäâèãàòåëüíûõ
ýëåêòðîïðèâîäîâ, îáúåäèíÿåìûõ ñ êîìïüþòåðíûìè ñðåäñòâàìè àâòîìàòèçàöèè è ðàçâåòâëåííûìè èíôîðìàöèîííûìè ñåòÿìè â ñîñòàâå òåõíîëîãè÷åñêèõ àãðåãàòîâ è êîìïëåêñîâ.
Ïðè èññëåäîâàíèè âàðèàíòîâ ýëåêòðîïðèâîäîâ èñïîëüçóþò ðàçëè÷íûå ñïîñîáû èõ êëàññèôèêàöèè.  êà÷åñòâå êëàññèôèêàöèîííûõ ïðèçíàêîâ, íàïðèìåð, èñïîëüçóþò: âèäû äâèæåíèÿ ýëåêòðîäâèãàòåëåé (âðàùàòåëüíûé, ïîñòóïàòåëüíûé, ëèíåéíûé, ìíîãîêîîðäèíàòíûé); ñïîñîá ñîåäèíåíèÿ äâèãàòåëÿ ñ èñïîëíèòåëüíûì
îðãàíîì (ðåäóêòîðíûé, áåçðåäóêòîðíûé, êîíñòðóêòèâíî-èíòåãðèðîâàííûé); ðåãóëèðóåìîñòü (íåðåãóëèðóåìûé, ìíîãîñêîðîñòíîé,
ðåãóëèðóåìûé); ÷èñëî ýëåêòðîäâèãàòåëåé (îäíî-, ìíîãîäâèãàòåëüíûé); ÷èñëî èñïîëíèòåëüíûõ îðãàíîâ (èíäèâèäóàëüíûé, ãðóïïîâîé); ñòåïåíü àâòîìàòèçàöèè (ðó÷íîé, ïîëóàâòîìàòè÷åñêèé, ñëåäÿùèé, ïîçèöèîííûé, ïðîãðàììíûé, ñòàáèëèçèðóþùèé) [2].
Íàèáîëåå îáùàÿ êëàññèôèêàöèÿ ýëåêòðîïðèâîäîâ ñ ñîîòâåòñòâóþùèìè òåðìèíàìè è îïðåäåëåíèÿìè äëÿ êàæäîé êëàññèôèêàöèîííîé ãðàäàöèè äàíà â ðàáîòå [7]. Êëàññèôèêàöèîííûìè ïðèçíàêàìè ÿâëÿþòñÿ: ôóíêöèîíàëüíîå íàçíà÷åíèå, ïðèíöèï ïðåîáðàçîâàíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè â ìåõàíè÷åñêóþ, ñòðóêòóðà ýëåêòðîïðèâîäà, òåõíè÷åñêàÿ ðåàëèçàöèÿ.
Ñ ó÷åòîì îòìå÷åííûõ ðàíåå òåíäåíöèé ðàçâèòèÿ àâòîìàòèçèðîâàííûõ ýëåêòðîïðèâîäîâ âåäóùèå ýëåêòðè÷åñêèå êîðïîðàöèè ìèðà
îñóùåñòâëÿþò ðàçðàáîòêó è ïðîäàæó ýëåêòðîïðèâîäîâ ãëàâíîé äëÿ
ñåáÿ è ïåðñïåêòèâíîé äëÿ ðûíêà ñåðèè ñ øèðîêèìè ôóíêöèîíàëüíûìè è ñòðóêòóðíûìè âîçìîæíîñòÿìè, ðàçëè÷íûìè âàðèàíòàìè èõ òåõíè÷åñêîé ðåàëèçàöèè ïî óñëîâèÿì ïðèìåíåíèÿ äëÿ
7
ñàìûõ ðàçíîîáðàçíûõ ìàøèí è ìåõàíèçìîâ.  ãëàâíûõ ñåðèÿõ ýëåêòðîïðèâîäîâ ðàçíûõ êîðïîðàöèé ìîæíî îòìåòèòü ìíîãî àíàëîãè÷íûõ ïðèçíàêîâ. Êëàññèôèêàöèîííûìè ÿâëÿþòñÿ ïîòðåáèòåëüñêèå ïðèçíàêè, õàðàêòåðèçóþùèå ôóíêöèîíàëüíûå, êîíñòðóêòèâíûå è ýíåðãîñáåðåãàþùèå âîçìîæíîñòè ýëåêòðîïðèâîäîâ, èõ ýëåêòðîìàãíèòíóþ ñîâìåñòèìîñòü ñ òåõíîëîãè÷åñêîé ñðåäîé.
Àâòîìàòèçàöèÿ ñîâðåìåííûõ òåõíîëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ ñîïðîâîæäàåòñÿ ïðèìåíåíèåì áîëüøîãî ÷èñëà ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ
ñèñòåì, ñ ïîìîùüþ êîòîðûõ ðåøàþòñÿ çàäà÷è ïîâûøåíèÿ êà÷åñòâà ïðîäóêöèè è ýôôåêòèâíîñòè òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ. Âî ìíîãèõ ñëó÷àÿõ àâòîìàòè÷åñêèå ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ ýëåêòðîïðèâîäàìè ñëåäóåò ðàññìàòðèâàòü êàê âçàèìîñâÿçàííûå ñèñòåìû, òàê êàê â ñîñòàâ òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ ìîãóò
âõîäèòü äåñÿòêè ýëåêòðîïðèâîäîâ, îáúåäèíåííûõ ïî öåïÿì óïðàâëåíèÿ, ïèòàíèÿ è íàãðóçêè. Ñòðåìëåíèå ê ýëåêòðîñáåðåæåíèþ â ðåçóëüòàòå çàìåíû íåðåãóëèðóåìûõ ýëåêòðîïðèâîäîâ ðåãóëèðóåìûìè ïðèâîäèò ê íåîáõîäèìîñòè ðàññìàòðèâàòü âçàèìîñâÿçè
ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ ñèñòåì ïî öåïÿì íàãðóçêè â îáúåêòàõ, äëÿ
êîòîðûõ ðàíåå òàêèå çàäà÷è íå ñòàâèëèñü. Ñëåäóåò îòìåòèòü è âçàèìîñâÿçü âûõîäíûõ ïåðåìåííûõ ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèõ ñèñòåì ïðè
ôîðìèðîâàíèè òåõíîëîãè÷åñêèõ ïîêàçàòåëåé îáðàáàòûâàåìûõ
èçäåëèé, õàðàêòåðèçóþùèõ èõ êà÷åñòâî. Ýòà âçàèìîñâÿçü îñóùåñòâëÿåòñÿ ÷åðåç ñèñòåìó ôóíêöèîíàëüíûõ óñòðîéñòâ òåõíîëîãè÷åñêîãî îáúåêòà.
Ðàçâÿçêà, èëè äåêîìïîçèöèÿ ñèñòåì íàèáîëåå ýôôåêòèâíî
âûïîëíÿåòñÿ íå òîëüêî ñðåäñòâàìè è àëãîðèòìàìè óïðàâëåíèÿ,
íî è èñïîëüçîâàíèåì ïàðàìåòðîâ è ñâîéñòâ ýëåêòðè÷åñêèõ, ìåõàíè÷åñêèõ è ôóíêöèîíàëüíûõ êîìïîíåíòîâ àâòîìàòèçèðîâàííûõ
òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ, ò. å. òåõ êîìïîíåíòîâ, êîòîðûå òðàäèöèîííî îòíîñÿòñÿ ê îáúåêòàì óïðàâëåíèÿ è ïðè ïðîåêòèðîâàíèè ñèñòåì ñ÷èòàþòñÿ íåèçìåííûìè. Ýòî âàæíî ó÷èòûâàòü ïðè
ïðîåêòèðîâàíèè íîâûõ îáúåêòîâ è ìîäåðíèçàöèè äåéñòâóþùèõ.
Ñîâðåìåííûå êîìïüþòåðèçèðîâàííûå ýëåêòðîïðèâîäû îñíàùàþòñÿ áîëüøîé áèáëèîòåêîé ïðîãðàììíûõ ñðåäñòâ, ñ ïîìîùüþ
êîòîðûõ ìîæíî ðåøàòü ìíîãèå ôóíêöèîíàëüíûå çàäà÷è óïðàâëåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèì îáîðóäîâàíèåì ðàçíîãî ïðîèçâîäñòâåííîãî
íàçíà÷åíèÿ. Ýòè ñðåäñòâà ðàñïðîñòðàíÿþòñÿ íà íèæíèé (óïðàâëåíèå ëîêàëüíûì îáîðóäîâàíèåì) è ñðåäíèé (êîîðäèíèðîâàííîå
óïðàâëåíèå îáîðóäîâàíèåì) óðîâíè óïðàâëåíèÿ è îðèåíòèðîâàíû íà ñâÿçü ñ âåðõíèì (àäìèíèñòðàòèâíûì) óðîâíåì.
Ïîä òèïîâûì òåõíîëîãè÷åñêèì îáîðóäîâàíèåì (ìàøèíàìè è êîìïëåêñàìè) ïîíèìàþò òàêîå îáîðóäîâàíèå, êîòîðîå èìååò ñóùåñòâåííûå è îñîáûå ôóíêöèîíàëüíûå ïðèçíàêè â òåõíîëîãè÷åñêîì
ïðîöåññå. Òèïèçàöèÿ òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ âîçìîæíà òîëüêî ïðèìåíèòåëüíî ê ïðîöåññó ïðîèçâîäñòâà êîíêðåòíîãî èçäåëèÿ è
íîñèò âñåãäà îòðàñëåâîé õàðàêòåð. Òèïèçàöèÿ æå ìàøèí è ìåõàíèç8
ìîâ ïðîèçâîäèòñÿ â ñîîòâåòñòâèè ñ ôóíêöèîíàëüíûìè îñîáåííîñòÿìè âûïîëíåíèÿ èìè ÷àñòè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà è íå èìååò
îòðàñëåâîé íàïðàâëåííîñòè. Èìååòñÿ ìíîãî ìàøèí è ìåõàíèçìîâ,
âûïîëíÿþùèõ îäèíàêîâûå èëè àíàëîãè÷íûå îïåðàöèè â òåõíîëîãè÷åñêèõ ïðîöåññàõ ðàçíûõ îòðàñëåé ïðîìûøëåííîñòè. Òàêèå ìàøèíû è ìåõàíèçìû ìîæíî îáúåäèíèòü â òèïîâûå ôóíêöèîíàëüíûå
ãðóïïû, íàïðèìåð ðåçàòåëüíîãî, ïîäúåìíî-òðàíñïîðòíîãî è äðóãîãî îáîðóäîâàíèÿ.
Êëàññèôèêàöèÿ ìàøèí è ìåõàíèçìîâ ïî âûïîëíÿåìûì èìè
ôóíêöèÿì â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå ïðèâåäåíà íèæå (ñì. ï. 4.1).
Îïðåäåëèì îñíîâíûå îáùåòåõíè÷åñêèå ïîíÿòèÿ, èñïîëüçóåìûå
â ó÷åáíèêå.
Ðàáî÷àÿ ìàøèíà óñòðîéñòâî, âûïîëíÿþùåå ìåõàíè÷åñêèå
äâèæåíèÿ ñ öåëüþ ïðåîáðàçîâàíèÿ ìàòåðèàëà (âåùåñòâà). Ðàáî÷èå
ìàøèíû ðàçäåëÿþòñÿ íà òåõíîëîãè÷åñêèå, ïðåîáðàçóþùèå ôîðìó,
ñâîéñòâà, ïîëîæåíèå ìàòåðèàëà (îáðàáàòûâàåìîãî âåùåñòâà), è
òðàíñïîðòíûå, ïðåîáðàçóþùèå ïîëîæåíèå ìàòåðèàëà (ïåðåìåùàåìîãî âåùåñòâà).
Ïîíÿòèå ðàáî÷åé ìàøèíû ÿâëÿåòñÿ îäíèì èç ÷àñòíûõ ñëó÷àåâ
ïîíÿòèÿ ìàøèíû. Ê äðóãèì îòíîñÿòñÿ ñëåäóþùèå ïîíÿòèÿ:
ýíåðãåòè÷åñêàÿ ìàøèíà óñòðîéñòâî, ïðåîáðàçóþùåå ëþáîé
âèä ýíåðãèè â ìåõàíè÷åñêóþ è íàîáîðîò (ýëåêòðîäâèãàòåëè, ýëåêòðîãåíåðàòîðû è äð.);
èíôîðìàöèîííàÿ ìàøèíà óñòðîéñòâî, ïðåîáðàçóþùåå èíôîðìàöèþ (øèôðîâàëüíûå ìàøèíû, ÝÂÌ è äð.); óòðà÷èâàåò çíà÷åíèå â íàñòîÿùåå âðåìÿ.
Ðàáî÷àÿ ìàøèíà âêëþ÷àåò â ñåáÿ íåñêîëüêî (ñèñòåìó) ìåõàíèçìîâ.
Ìåõàíèçì ñèñòåìà òåë, ïðåäíàçíà÷åííàÿ äëÿ ïðåîáðàçîâàíèÿ äâèæåíèÿ îäíîãî èëè íåñêîëüêèõ òåë â òðåáóåìûå äâèæåíèÿ
äðóãèõ òâåðäûõ òåë. Îáû÷íî â ìåõàíèçìå èìååòñÿ âõîäíîå çâåíî,
ïðèõîäÿùåå â äâèæåíèå îò âîçäåéñòâèÿ äâèãàòåëÿ (â ÷àñòíîñòè
ýëåêòðîäâèãàòåëÿ) è âûõîäíîå çâåíî, ñîåäèíåííîå ñ èñïîëíèòåëüíûì îðãàíîì ðàáî÷åé ìàøèíû. Åñëè â ïðåîáðàçîâàíèè äâèæåíèÿ ó÷àñòâóþò æèäêèå èëè ãàçîîáðàçíûå òåëà, òî ìåõàíèçì íàçûâàåòñÿ ãèäðàâëè÷åñêèì èëè ïíåâìàòè÷åñêèì.
Èñïîëíèòåëüíûé îðãàí ðàáî÷åé ìàøèíû ÷àñòü ðàáî÷åé ìàøèíû, íåïîñðåäñòâåííî îñóùåñòâëÿþùàÿ ïðåîáðàçîâàíèå ôîðìû,
ñâîéñòâà, ïîëîæåíèÿ ìàòåðèàëà â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå.
Òåõíîëîãè÷åñêèé àãðåãàò óñòðîéñòâî, îáúåäèíÿþùåå òåõíîëîãè÷åñêóþ ìàøèíó, êîòîðàÿ âûïîëíÿåò ìåõàíè÷åñêèå äâèæåíèÿ
ñ öåëüþ ïðåîáðàçîâàíèÿ ôîðìû, ñâîéñòâà è ïîëîæåíèÿ ìàòåðèàëà, ñ óñòðîéñòâàìè, îáåñïå÷èâàþùèìè òåïëîâûå, õèìè÷åñêèå è
äðóãèå (íå ìåõàíè÷åñêèå) âîçäåéñòâèÿ íà ìàòåðèàë â ïðîöåññå
ïðîèçâîäñòâà ïðîäóêöèè. Òàêîå îáúåäèíåíèå èëè ïðèñîåäèíåíèå
íàçûâàåòñÿ àãðåãàòèðîâàíèåì.  ÷àñòíîì ñëó÷àå ïîä àãðåãàòîì ïî9
íèìàþò îáúåäèíåíèå äâèãàòåëÿ ñ íàñîñîì (íàñîñíûé àãðåãàò) èëè
äâèãàòåëÿ ñ êîìïðåññîðîì (êîìïðåññîðíûé àãðåãàò) è äð.
Òåõíîëîãè÷åñêèé êîìïëåêñ ñîâîêóïíîñòü ðàáî÷èõ ìàøèí è òåõíîëîãè÷åñêèõ àãðåãàòîâ, ñîñòàâëÿþùèõ îäíî öåëîå ïðè âûïîëíåíèè òåõíîëîãè÷åñêîãî ïðîöåññà. Ïðèìåðàìè òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ ÿâëÿþòñÿ ïðîêàòíûé ñòàí, áóìàãîäåëàòåëüíàÿ ìàøèíà,
êîðäíàÿ ëèíèÿ, ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé ñèñòåìó ìàøèí è òåõíîëîãè÷åñêèõ àãðåãàòîâ äëÿ îñóùåñòâëåíèÿ ñîîòâåòñòâåííî ïðîêàòêè
ìåòàëëà, èçãîòîâëåíèÿ áóìàãè â ðóëîíàõ, êîðäà äëÿ ïîêðûøåê.
Òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîöåññ ñîâîêóïíîñòü ïîñëåäîâàòåëüíûõ äåéñòâèé è ìåòîäîâ îáðàáîòêè, èçãîòîâëåíèÿ, èçìåíåíèÿ ñîñòîÿíèÿ,
ñâîéñòâ, ôîðìû ñûðüÿ, ìàòåðèàëà èëè ïîëóôàáðèêàòà, îñóùåñòâëÿåìûõ â ïðîöåññå ïðîèçâîäñòâà ïðîäóêöèè.
Ïðîèçâîäñòâî ïðîöåññ ñîçäàíèÿ ìàòåðèàëüíûõ áëàã.
Èñòîðè÷åñêè ñëîæèëîñü òàê, ÷òî îòäåëüíûå ìåõàíèçìû, âûïîëíÿþùèå â ïðîèçâîäñòâå îïåðàöèè ïåðåìåùåíèÿ, ïîäúåìà
(òðàíñïîðòåðû, ïîäúåìíèêè, ìàíèïóëÿòîðû, êàíòîâàòåëè è äð.)
ñòàëè íàçûâàòü ïðîèçâîäñòâåííûìè ìåõàíèçìàìè. Ê íèì îòíîñÿò è
ïðîñòûå ðàáî÷èå ìàøèíû, ñîäåðæàùèå äâà ÷åòûðå ìåõàíèçìà
(êðàíû, ëèôòû, ýêñêàâàòîðû è äð.)
Ñîâåðøåíñòâîâàíèå ïðîñòûõ ðàáî÷èõ ìàøèí â õîäå òåõíè÷åñêîãî
ïðîãðåññà ïðåâðàùàëî èõ â ïðîñòûå òåõíîëîãè÷åñêèå êîìïëåêñû, íî
òåðìèí ìàøèíà ñîõðàíèëñÿ. Íàïðèìåð, áóìàãî- èëè êàðòîíî-äåëàòåëüíûìè ìàøèíàìè íàçûâàþò ïðîñòûå ìàøèíû è êðóïíûå êîìïëåêñû, ñîäåðæàùèå áîëüøîå ÷èñëî òåõíîëîãè÷åñêèõ àãðåãàòîâ.
 ó÷åáíèêå ïîíÿòèå ïðîèçâîäñòâåííîãî ìåõàíèçìà îòíîñèòñÿ
òîëüêî ê îäíîìó ìåõàíèçìó, âûïîëíÿþùåìó ïðîèçâîäñòâåííóþ
ôóíêöèþ, à êðóïíûå ìàøèíû ðàññìàòðèâàþòñÿ êàê òåõíîëîãè÷åñêèå êîìïëåêñû. Ìåõàíèçìû, ìàøèíû, àãðåãàòû è êîìïëåêñû
íàçûâàþòñÿ ÷àñòî îáùèì òåðìèíîì ïðîìûøëåííûå óñòàíîâêè èëè
ïðîìûøëåííîå îáîðóäîâàíèå (òåõíîëîãè÷åñêîå è òðàíñïîðòíîå îáîðóäîâàíèå). Èñïîëüçóåòñÿ òàêæå ïîíÿòèå ýëåêòðîóñòàíîâêè.
Ýëåêòðîóñòàíîâêàìè íàçûâàþò ñîâîêóïíîñòü ìàøèí, àïïàðàòîâ, ëèíèé è âñïîìîãàòåëüíîãî îáîðóäîâàíèÿ (âìåñòå ñ ñîîðóæåíèÿìè è ïîìåùåíèÿìè, â êîòîðûõ îíè óñòàíîâëåíû), ïðåäíàçíà÷åííûõ äëÿ ïðîèçâîäñòâà, ïðåîáðàçîâàíèÿ, òðàíñôîðìàöèè, ïåðåäà÷è, ðàñïðåäåëåíèÿ ýëåêòðè÷åñêîé ýíåðãèè.
Ìíîãèå ìàøèíû, àãðåãàòû è ìåõàíèçìû èìåþò ñïåöèôè÷íîå
íàçâàíèå ñ ó÷åòîì îòðàñëåâîãî ïðèìåíåíèÿ. Íàïðèìåð, íàìîòî÷íûå óñòðîéñòâà â ìåòàëëóðãèè íàçûâàþòñÿ ìîòàëêàìè, à â öåëëþëîçíî-áóìàæíîé ïðîìûøëåííîñòè íàêàòàìè. Òåõíîëîãè÷åñêèå
ôóíêöèè ýòèõ óñòðîéñòâ îäèíàêîâû.
Ïðè ñîõðàíåíèè ñëîæèâøåéñÿ òåðìèíîëîãèè îñíîâíûå àêöåíòû â êíèãå äåëàþòñÿ íà ôóíêöèîíàëüíûå îñîáåííîñòè îáîðóäîâàíèÿ â òåõíîëîãè÷åñêîì ïðîöåññå è ôóíêöèè óïðàâëåíèÿ ïðèâîäàìè, ìåõàíèçìàìè, àãðåãàòàìè è êîìïëåêñàìè.
10
Ãëàâà 1
ÏÐÈÍÖÈÏÛ ÏÎÑÒÐÎÅÍÈß È ÑÒÐÓÊÒÓÐÀ
ÀÂÒÎÌÀÒÈÇÈÐÎÂÀÍÍÛÕ ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÈÕ
ÊÎÌÏËÅÊÑÎÂ Ñ ÑÈÑÒÅÌÀÌÈ
ÌÍÎÃÎÄÂÈÃÀÒÅËÜÍÛÕ ÝËÅÊÒÐÎÏÐÈÂÎÄÎÂ
1.1. Òèïîâàÿ ñòðóêòóðà àâòîìàòèçèðîâàííûõ
òåõíîëîãè÷åñêèõ êîìïëåêñîâ
Ëþáîé ñîâðåìåííûé òåõíîëîãè÷åñêèé êîìïëåêñ ñëåäóåò ðàññìàòðèâàòü êàê àâòîìàòèçèðîâàííûé òåõíîëîãè÷åñêèé êîìïëåêñ
(ÀÒÊ).  ñîîòâåòñòâèè ñ òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîì ðàáîòà ÀÒÊ
îïðåäåëÿåòñÿ çàäàþùåé ïðîãðàììîé. Îñóùåñòâëÿþòñÿ: êîíòðîëü
è ðåãóëèðîâàíèå ýëåêòðîìàãíèòíûõ, ìåõàíè÷åñêèõ, òåõíîëîãè÷åñêèõ ïåðåìåííûõ, ïîêàçàòåëåé êà÷åñòâà ãîòîâîé ïðîäóêöèè (ïåðåðàáîòàííîãî âåùåñòâà); àâòîìàòè÷åñêàÿ îïòèìèçàöèÿ îáîáùåííûõ ïîêàçàòåëåé êà÷åñòâà ðàáîòû ÀÒÊ; êîíòðîëü ñîñòîÿíèÿ ýëåêòðîòåõíè÷åñêîãî, ìåõàíè÷åñêîãî è òåõíîëîãè÷åñêîãî îáîðóäîâàíèÿ.
 îáùåì âèäå çàäà÷à ÀÒÊ çàêëþ÷àåòñÿ â ïðåîáðàçîâàíèè èñõîäíîãî âåùåñòâà â ãîòîâóþ ïðîäóêöèþ (ïåðåðàáîòàííîå âåùåñòâî) (ðèñ. 1.1) íà îñíîâå ïîëó÷åíèÿ îò òåõíîëîãè÷åñêîé ñðåäû
èíôîðìàöèè I â âèäå çàäàþùåé ïðîãðàììû è ýíåðãèè Ð.
Èçäåðæêè ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ÀÒÊ â âèäå òàêèõ âðåäíûõ âëèÿíèé íà ñðåäó, êàê èñêàæåíèå ïàðàìåòðîâ ñåòè ýëåêòðîñíàáæå-
Èñêàæåíèå ñåòè
Îòõîäû
u
n
r
Àâòîìàòèçèðîâàííûé
òåõíîëîãè÷åñêèé êîìïëåêñ
g
S2
Ãîòîâûé ïðîäóêò
(ïåðåðàáîòàííîå
âåùåñòâî)
S1
I
Ýëåêòðîìàãíèòíûå
ïîëÿ
P
Èñêàæåíèå
èíôîðìàöèè
Èñõîäíîå
âåùåñòâî
Ýíåðãèÿ
Èíôîðìàöèÿ
ÒÅÕÍÎËÎÃÈ×ÅÑÊÀß ÑÐÅÄÀ
Ðèñ. 1.1
11
íèÿ, èñêàæåíèå èíôîðìàöèè, ýëåêòðîìàãíèòíûå ïîëÿ äîëæíû
áûòü ñâåäåíû ê äîïóñòèìîìó ïî ñòàíäàðòàì ìèíèìóìó, à òåõíîëîãè÷åñêèå îòõîäû ïåðåðàáîòàíû â ïîëåçíóþ ïðîäóêöèþ. Ãîòîâàÿ ïðîäóêöèÿ äîëæíà ñîîòâåòñòâîâàòü òðåáîâàíèÿì ñòàíäàðòà ê
êà÷åñòâó, ïðîèçâîäèòüñÿ çà ìèíèìàëüíî êîðîòêîå âðåìÿ ïðè ìèíèìàëüíîì ïîòðåáëåíèè ýíåðãèè. Âûñâîáîæäàåìàÿ ýíåðãèÿ ìàøèí äîëæíà âîçâðàùàòüñÿ â ñðåäó, êóäà äîëæíû ïîñòóïàòü èíôîðìàöèÿ î ðàáîòå ÀÒÊ è äàííûå î êà÷åñòâå ãîòîâîé ïðîäóêöèè.
Ôóíêöèîíàëüíàÿ ñõåìà ñîâðåìåííîãî ÀÒÊ ïðèâåäåíà íà
ðèñ. 1.2. Ìåõàíèçìû (èñïîëíèòåëüíûå îðãàíû ðàáî÷åé ìàøèíû)
îñíàùàþòñÿ èíäèâèäóàëüíûìè ýëåêòðîïðèâîäàìè ñ ýëåêòðîäâèãàòåëÿìè Ì, óïðàâëÿåìûìè ïðåîáðàçîâàòåëÿìè ÓÏ, ïðîãðàììèðóåìûìè ìèêðîêîíòðîëëåðàìè ïðèâîäîâ ÊÏ. Ñîâìåñòíóþ ðàáîòó ïðèâîäîâ è ìåõàíèçìîâ, âõîäÿùèõ â ñîñòàâ òåõíîëîãè÷åñêîãî àãðåãàòà, êîîðäèíèðóåò òåõíîëîãè÷åñêèé ïðîãðàììèðóåìûé
ìèêðîêîíòðîëëåð ÊT. Êîîðäèíàöèþ ñîâìåñòíîé ðàáîòû àãðåãàòîâ òåõíîëîãè÷åñêîãî êîìïëåêñà âûïîëíÿåò îäèí èç ìèêðîêîíòðîëëåðîâ ÊÒ èëè ñïåöèàëèçèðîâàííûé ïåðñîíàëüíûé êîìïüþòåð ÏÊ, âõîäÿùèé â ñîñòàâ ñòàíöèè îïåðàòîðà ÑÎ. ×åðåç ìàãèñòðàëüíûé ïðåîáðàçîâàòåëü ÌÏ îñóùåñòâëÿåòñÿ ñâÿçü ÀÒÊ ñ ðàñïðåäåëåííîé ñèñòåìîé óïðàâëåíèÿ òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîì.
Ìèêðîêîíòðîëëåðû (äàëåå êîíòðîëëåðû) âçàèìîäåéñòâóþò ÷åðåç êîììóíèêàöèîííóþ ñâÿçü, ñòðóêòóðà êîòîðîé â ñîîòâåòñòâèè
ñ ñóùåñòâóþùèìè ñòàíäàðòàìè ïî èíäóñòðèàëüíûì ñåòÿì ñðåäñòâ
âû÷èñëèòåëüíîé òåõíèêè ìîæåò áûòü ðàçëè÷íîé. Êîíòðîëü àãðåãàòîâ è óïðàâëåíèå èìè ìîãóò îñóùåñòâëÿòüñÿ ñ ïåðèôåðèéíûõ
ïóëüòîâ îïåðàòîðîâ ÏÎ.
Êîíòðîëëåð ïðèâîäà îñóùåñòâëÿåò:
óïðàâëåíèå ñèëîâîé ÷àñòüþ ÓÏ;
ðåãóëèðîâàíèå ìîìåíòà ýëåêòðîäâèãàòåëÿ, ñêîðîñòè è ïîëîæåíèÿ ìåõàíèçìà;
ïðîãðàììíî-ëîãè÷åñêîå óïðàâëåíèå ïóñêîì, îñòàíîâîì è ðåæèìîì ðàáî÷åãî ôóíêöèîíèðîâàíèÿ ïðèâîäà;
àâòîìàòè÷åñêóþ íàñòðîéêó ðåãóëÿòîðîâ â ðåæèìå íàëàäêè;
êîíòðîëü ñîñòîÿíèÿ è äèàãíîñòèðîâàíèÿ íåèñïðàâíîñòåé â êîìïîíåíòàõ ýëåêòðîïðèâîäà;
çàùèòó è ñèãíàëèçàöèþ ýëåêòðîïðèâîäà.
Òåõíîëîãè÷åñêèé êîíòðîëëåð îáåñïå÷èâàåò:
âûðàáîòêó çàäàíèé íà ÊÏ â ñîîòâåòñòâèè ñ êîîðäèíèðîâàííîé
ðàáîòîé ïðèâîäîâ àãðåãàòà;
ïðîãðàììíî-ëîãè÷åñêîå óïðàâëåíèå ïóñêîì, îñòàíîâîì è ðåæèìîì ðàáî÷åãî ôóíêöèîíèðîâàíèÿ àãðåãàòà;
ðåãóëèðîâàíèå òåõíîëîãè÷åñêèõ ïåðåìåííûõ;
êîíòðîëü ñîñòîÿíèÿ è äèàãíîñòèðîâàíèÿ íåèñïðàâíîñòåé â êîìïîíåíòàõ àãðåãàòà.
12
13
S1
M
M ...
M
Àãðåãàò
ÓÏ
ÊÏ
ÓÏ
...
ÏÎ
...
M
ÓÏ
ÊÏ
...
...
ÏÎ
Ðèñ. 1.2
Òåõíîëîãè÷åñêèé êîìïëåêñ
Àãðåãàò
M
ÓÏ
ÊÏ ...
ÊÒ
ÌÏ
I
ÏÊ
M
ÓÏ
ÊÏ
M ...
ÓÏ
...
ÊÒ
Àãðåãàò
ÑÎ
 ðàñïðåäåëåííóþ ñèñòåìó óïðàâëåíèÿ
òåõíîëîãè÷åñêèì ïðîöåññîì
Èíôîðìàöèîííàÿ
ìàãèñòðàëü
ÓÏ
ÊÏ
ÊÒ
Ýíåðãåòè÷åñêàÿ
ìàãèñòðàëü
P
 ñåòü
ýëåêòðîñíàáæåíèÿ
M
ÓÏ
ÊÏ
ÏÎ
S2
Êîìïüþòåðíûå ñèñòåìû óïðàâëåíèÿ ýëåêòðîïðèâîäàìè, ìåõàíèçìàìè, òåõíîëîãè÷åñêèìè àãðåãàòàìè è êîìïëåêñàìè âûïîëíÿþòñÿ ïî åäèíîé èäåîëîãèè ñ ãèáêèì âàðüèðîâàíèåì àïïàðàòíûõ è ïðîãðàììíûõ ñðåäñòâ.  îáùåì ñëó÷àå â ñîñòàâ ñèñòåì âõîäÿò: ïðîãðàììèðóåìûå êîíòðîëëåðû, ìîäóëè èíòåëëåêòóàëüíîé ïåðèôåðèè, ñèñòåìû âèçóàëèçàöèè è îáñëóæèâàíèÿ,
ñðåäñòâà êîììóòàöèé, ïðîãðàììàòîðû (ÏÃ), ïåðñîíàëüíûå êîìïüþòåðû.
Êîíòðîëëåðû ìîãóò èìåòü ðàçíóþ êîíñòðóêöèþ, íî âñåãäà ïðåäóñìàòðèâàåòñÿ âîçìîæíîñòü âàðüèðîâàíèÿ èõ êîíôèãóðàöèè áëàãîäàðÿ ïðèìåíåíèþ óñòðîéñòâ ðàñøèðåíèÿ è ïåðèôåðèéíûõ ìîäóëåé. Îñíîâîé êîíòðîëëåðà ÿâëÿåòñÿ öåíòðàëüíûé áëîê, ñîäåðæàùèé öåíòðàëüíûé ïðîöåññîð è áëîê ïèòàíèÿ. Â çàâèñèìîñòè îò
çàäà÷ àâòîìàòèçàöèè íà ñèñòåìíîé øèíå êîíòðîëëåðà ìîãóò ìîíòèðîâàòüñÿ ðàçëè÷íûå ïåðèôåðèéíûå ìîäóëè: öèôðîâûõ è àíàëîãîâûõ ââîäîâ/âûâîäîâ, ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ, êîììóíèêàöèîííûõ ïðîöåññîðîâ. Ïðåäóñìàòðèâàåòñÿ âîçìîæíîñòü âàðüèðîâàíèÿ ðàçíûõ òèïîâ öåíòðàëüíûõ ïðîöåññîðîâ, áëîêîâ ïèòàíèÿ, ïåðèôåðèéíûõ ìîäóëåé. Äëÿ îáúåêòîâ, òðåáóþùèõ ïîâûøåííîé íàäåæíîñòè ðàáîòû, èñïîëüçóþòñÿ êîíòðîëëåðû, ñîñòîÿùèå èç äâóõ èëè òðåõ öåíòðàëüíûõ áëîêîâ ñ ïðîöåññîðàìè ðåçåðâíîãî äåéñòâèÿ. Ïðîãðàììà ïîëüçîâàòåëÿ äëÿ òàêèõ êîíòðîëëåðîâ
òàêàÿ æå, êàê è äëÿ îáû÷íûõ.
Ìîäóëè èíòåëëåêòóàëüíîé ïåðèôåðèè ðåøàþò ñïåöèàëüíûå
çàäà÷è ïîëüçîâàòåëÿ ïî èçìåðåíèþ, îöåíêå, ðåãóëèðîâàíèþ, ñòàáèëèçàöèè, ïîçèöèîíèðîâàíèþ è äð. Îíè «èíòåëëåêòóàëüíû»,
òàê êàê îáëàäàþò ñîáñòâåííûìè ïðîöåññîðàìè è ðåøàþò ñàìîñòîÿòåëüíî â ðåàëüíîì âðåìåíè ñïåöèàëèçèðîâàííûå çàäà÷è óïðàâëåíèÿ. Èõ ïåðèôåðèéíîñòü îïðåäåëÿåòñÿ òåì, ÷òî ñ óïðàâëÿåìûì ïðîöåññîì îíè íåïîñðåäñòâåííî ñâÿçàíû ÷åðåç ñîáñòâåííûå ââîäû/âûâîäû, áëàãîäàðÿ ÷åìó öåíòðàëüíûé ïðîöåññîð íå
ïåðåãðóæàåòñÿ è çà íåîáõîäèìîå âðåìÿ âûïîëíÿåò ñîáñòâåííûå
çàäà÷è.
Ñèñòåìû âèçóàëèçàöèè è îáñëóæèâàíèÿ âêëþ÷àþò â ñåáÿ ñðåäñòâà îò ïðîñòûõ äèñïëååâ äî èíôîðìàöèîííûõ ñèñòåì. Ïîëó÷èëè
ðàñïðîñòðàíåíèå ñëåäóþùèå ñèñòåìû:
ïàíåëè îïåðàòîðà, ïðåäíàçíà÷åííûå äëÿ îòîáðàæåíèÿ óïðàâëÿåìîãî ïðîöåññà, ââîäà è âûâîäà äàííûõ è íàëàäêè; ñîäåðæàò äèñïëåè è êëàâèàòóðó, êîíñòðóêòèâíî ðàçìåùåííûå â îäíîì êîðïóñå;
ïðîãðàììèðóåìûå òåðìèíàëû, ïðåäñòàâëÿþùèå ñîáîé ýëåêòðîëþìèíåñöåíòíûå ãðàôè÷åñêèå òåðìèíàëû ñ àêòèâíûì ýêðàíîì,
íà êîòîðîì ìîæíî ãèáêî ìåíÿòü êëàâèàòóðó;
ëîêàëüíûå ñèñòåìû âèçóàëèçàöèè è îáñëóæèâàíèÿ ñ ðàçëè÷íûìè ôóíêöèîíàëüíûìè âîçìîæíîñòÿìè (îò êðàòêîâðåìåííîãî
èëè äîëãîâðåìåííîãî àðõèâèðîâàíèÿ èçìåðÿåìûõ âåëè÷èí äî ïîëíîãðàôè÷åñêèõ ñèñòåì ñ îáúåêòíî-îðèåíòèðîâàííûìè îáîëî÷êà14
ìè ïðîåêòèðîâàíèÿ è îáñëóæèâàíèÿ) è èíòåãðèðîâàííûå â äðóãèå ñèñòåìû; ïðåäñòàâëÿþò ñîáîé àâòîìàòèçèðîâàííûå ðàáî÷èå
ìåñòà (ÀÐÌ) íà áàçå ÏÊ;
öåíòðàëüíûå ñèñòåìû âèçóàëèçàöèè è îáñëóæèâàíèÿ ñ âûñîêèìè ôóíêöèîíàëüíûìè âîçìîæíîñòÿìè, ðàñøèðÿþùèìèñÿ îò
ÀÐÌ äî ñêîîðäèíèðîâàííûõ ìíîãîïîëüçîâàòåëüñêèõ è ìíîãîòåðìèíàëüíûõ ñèñòåì.
Ïðîãðàììàòîðû è ÏÊ èñïîëüçóþòñÿ â ñèñòåìàõ âèçóàëèçàöèè
è îáñëóæèâàíèÿ, à òàêæå äëÿ ïîäãîòîâêè, îòëàäêè è çàïèñè ïðîãðàìì â êîíòðîëëåðû.  ñîîòâåòñòâèè ñ çàäà÷àìè ïðîãðàììíî-ëîãè÷åñêîãî è íåïðåðûâíîãî óïðàâëåíèÿ, äèàãíîñòèðîâàíèÿ, êîíòðîëÿ ñîñòîÿíèÿ ôóíêöèîíàëüíûõ óçëîâ îáîðóäîâàíèÿ, îòîáðàæåíèÿ èíôîðìàöèè îá óïðàâëÿåìîì ïðîöåññå èìååòñÿ ñòàíäàðòíîå
ïðîãðàììíîå îáåñïå÷åíèå â âèäå ôóíêöèîíàëüíûõ áëîêîâ, îáåñïå÷èâàþùèõ ðåøåíèå ÷àñòíûõ çàäà÷ è îðãàíè÷íî âñòðàèâàåìûõ â
ïðîãðàììû ïîëüçîâàòåëÿ.
Èìåþòñÿ ïðîãðàììû-äðàéâåðû, ðåøàþùèå çàäà÷ó ñîïðÿæåíèÿ
êîíòðîëëåðîâ ñî ñòàíäàðòíîé ïåðèôåðèåé, äðóãèìè êîíòðîëëåðàìè è êîìïüþòåðíûìè ñðåäñòâàìè àâòîìàòèçàöèè â êîììóíèêàöèîííîé ñåòè.
 ôóíêöèîíàëüíûå áëîêè âõîäÿò ïðîãðàììíûå ïàêåòû, ðåàëèçóþùèå òèïîâûå ôóíêöèè, íàïðèìåð:
àðèôìåòè÷åñêèå, òðèãîíîìåòðè÷åñêèå, ëîãàðèôìè÷åñêèå, ïîêàçàòåëüíûå, îáðàáîòêè ëîãè÷åñêèõ öåïåé, ïðåîáðàçîâàíèÿ ìàññèâîâ äàííûõ è äð.;
ðåãóëèðîâàíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ, ìåõàíè÷åñêèõ è òåõíîëîãè÷åñêèõ ïåðåìåííûõ; ðåàëèçàöèè ñòàáèëèçèðóþùåãî, ñëåäÿùåãî,
êàñêàäíîãî, ìîäàëüíîãî è àäàïòèâíîãî óïðàâëåíèÿ; êîððåêöèè è
êîìïåíñàöèè íåëèíåéíîñòåé; ñãëàæèâàíèÿ; ðåàëèçàöèè íåïðåðûâíûõ, øàãîâûõ è èìïóëüñíûõ ðåãóëÿòîðîâ;
íàáëþäåíèÿ, îòîáðàæåíèÿ è îáñëóæèâàíèÿ äëÿ ëîêàëüíûõ è
öåíòðàëüíûõ ñèñòåì; âûäà÷è âàæíûõ ñîîáùåíèé î ïðîöåññå è îá
îøèáêàõ; ãðóïïèðîâàíèÿ ñîîáùåíèé è îòîáðàæåíèÿ îáîáùåííûõ
ñîîáùåíèé; âêëþ÷åíèÿ ïðåðûâèñòîé è íåïðåðûâíîé ñâåòîâîé è
çâóêîâîé ñèãíàëèçàöèè;
ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ â âèäå ïîäãîòîâêè äàííûõ, îáðàáîòêè ñîîáùåíèé è ïðåðûâàíèé, ñ÷åòà, äîçèðîâàíèÿ,
èçìåðåíèÿ ñêîðîñòè, ïóòè, òåìïåðàòóðû è äð.;
ñëóæåáíûå äëÿ îáìåíà äàííûìè ìåæäó öåíòðàëüíûì ïðîöåññîðîì êîíòðîëëåðà è ìîäóëÿìè êîììóòàöèîííîãî ïðîöåññîðà;
ïðåäâàðèòåëüíîé îáðàáîòêè ñèãíàëîâ è ïàìÿòè;
èìèòàöèè îáúåêòà óïðàâëåíèÿ è îáðàáîòêè àëãîðèòìîâ óïðàâëåíèÿ.
Äëÿ íàïèñàíèÿ ïðîãðàììíîãî îáåñïå÷åíèÿ êîíòðîëëåðîâ èìåþòñÿ ýêîíîìè÷íûå òåõíîëîãèè ñ èñïîëüçîâàíèåì ÏÊ (ñòàíäàðòíûõ, ñîâìåñòèìûõ ñ ÐÑ/ÀÒ) èëè ïðîãðàììàòîðîâ.
15
1.2. Òåõíè÷åñêèå ñðåäñòâà êîìïëåêñîâ
1.2.1. Íåðåãóëèðóåìûå è ðåãóëèðóåìûå ýëåêòðîïðèâîäû
Íåðåãóëèðóåìûå ýëåêòðîïðèâîäû.  êà÷åñòâå íåðåãóëèðóåìûõ ïî
ñêîðîñòè ýëåêòðîïðèâîäîâ èñïîëüçóþòñÿ, êàê ïðàâèëî, ýëåêòðîïðèâîäû ïåðåìåííîãî òîêà, â ÷àñòíîñòè ýëåêòðîïðèâîäû ñ àñèíõðîííûìè êîðîòêîçàìêíóòûìè ýëåêòðîäâèãàòåëÿìè. Äâèãàòåëè
ýòîãî òèïà ìàëîé è ñðåäíåé ìîùíîñòè çàïóñêàþòñÿ ïðÿìûì âêëþ÷åíèåì â ñåòü áåç îãðàíè÷åíèÿ ïóñêîâûõ òîêîâ. Îñíîâíûå óçëû
óïðàâëåíèÿ â òàêèõ ýëåêòðîïðèâîäàõ âûïîëíÿþò ôóíêöèè êîììóòàöèè è çàùèòû. Ïðèìåíÿþòñÿ ðåëåéíî-êîíòàêòîðíûå ñõåìû óïðàâëåíèÿ [29].
Àñèíõðîííûå äâèãàòåëè (ÀÄ) íàïðÿæåíèåì äî 1ê çàùèùàþò: îò ìíîãîôàçíûõ, à â ñëó÷àå çàçåìëåííîé íåéòðàëè è çàçåìëåíèÿ êîðïóñîâ òàêæå îò îäíîôàçíûõ êîðîòêèõ çàìûêàíèé (ÊÇ);
îò ïåðåãðóçîê, åñëè îíè âîçìîæíû ïî óñëîâèÿì ýêñïëóàòàöèè
èëè õàðàêòåðèñòèêå ïðèâîäíîãî ìåõàíèçìà; îò ïîíèæåíèÿ íàïðÿæåíèÿ, åñëè ñàìîçàïóñê äâèãàòåëåé íåäîïóñòèì èëè íåæåëàòåëåí.
Çàùèòó âûïîëíÿþò ïëàâêèìè ïðåäîõðàíèòåëÿìè, ðàñöåïèòåëÿìè àâòîìàòè÷åñêèõ âûêëþ÷àòåëåé èëè òåïëîâûìè ðåëå ìàãíèòíûõ ïóñêàòåëåé. Çàùèòó äâèãàòåëÿ îò ÊÇ â ñåòÿõ ñ ãëóõîçàçåìëåííîé íåéòðàëüþ âûïîëíÿþò òðåõôàçíîé (îò ìåæäóôàçíûõ ÊÇ è îäíîôàçíûõ íà çåìëþ).
Àâòîìàòè÷åñêèå âûêëþ÷àòåëè îñóùåñòâëÿþò âñå âèäû çàùèòû:
îò ÊÇ ýëåêòðîìàãíèòíûìè è ïîëóïðîâîäíèêîâûìè ðàñöåïèòåëÿìè; îò ïåðåãðóçêè ýëåêòðîòåïëîâûìè ðàñöåïèòåëÿìè; îò ñíèæåíèÿ íàïðÿæåíèÿ ðàñöåïèòåëÿìè ìèíèìàëüíîãî íàïðÿæåíèÿ.
Ç à ù è ò à ä â è ã à ò å ë å é î ò ÊÇ ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ ñ ïîìîùüþ ìàêñèìàëüíûõ òîêîâûõ ðåëå òèïà ÐÝ â âèäå òîêîâîé îòñå÷êè. Íà ðèñ. 1.3, à ïðèâåäåíà ñõåìà òîêîâîé îòñå÷êè áåç âûäåðæêè âðåìåíè â òðåõôàçíîì èñïîëíåíèè. Ðåëå òîêà KÀ1 ¾ ÊÀ3 âêëþ÷åíû â êàæäóþ ôàçó ñòàòîðà. Ïðè ñðàáàòûâàíèè õîòÿ áû îäíîãî
ðåëå ðàçìûêàåòñÿ ñîîòâåòñòâóþùèé êîíòàêò ÊÀ1 ¾ ÊÀ3 â öåïè êàòóøêè êîíòàêòîðà ÊÌ è ýëåêòðîäâèãàòåëü îòêëþ÷àåòñÿ îò ñåòè.
Ïðè âûáîðå òîêà ñðàáàòûâàíèÿ êîýôôèöèåíò îòñå÷êè k îòñ =
= 1,3 ¾ 1,5, à êîýôôèöèåíò ÷óâñòâèòåëüíîñòè k÷ > 2,0 ïðè ÊÇ íà
âûâîäàõ ýëåêòðîäâèãàòåëÿ.
Î ò ï å ð å ã ð ó ç ê è äâèãàòåëü îõðàíÿåò òîêîâàÿ çàùèòà, ðåàãèðóþùàÿ íà âîçðàñòàíèå òîêà, à òàêæå òåìïåðàòóðíàÿ çàùèòà. Òîêîâàÿ çàùèòà âûïîëíÿåòñÿ ýëåêòðîìåõàíè÷åñêèìè, ïîëóïðîâîäíèêîâûìè èëè ýëåêòðîòåïëîâûìè ðåëå. Çàùèòà äâèãàòåëÿ îò ïåðåãðóçêè äîëæíà ñðàáàòûâàòü ïðè êðàòêîâðåìåííûõ ïåðåãðóçêàõ,
ïîýòîìó îíà èìååò âûäåðæêó âðåìåíè è ìîæåò äåéñòâîâàòü íà îòêëþ÷åíèå, ñèãíàë èëè ðàçãðóçêó ìåõàíèçìà äâèãàòåëÿ.
16
Ðèñ. 1.3
Çàùèòó îò ïåðåãðóçêè óñòàíàâëèâàþò, êîãäà èìååò ìåñòî òåõíîëîãè÷åñêàÿ ïåðåãðóçêà èëè íåîáõîäèìî îãðàíè÷èòü äëèòåëüíîñòü
ïóñêà èëè ñàìîçàïóñêà äâèãàòåëåé ïðè ïîíèæåííîì íàïðÿæåíèè.
Çàùèòà îò ïåðåãðóçêè, âûïîëíÿåìàÿ ñ ïîìîùüþ ýëåêòðîìàãíèòíûõ ðåëå, âêëþ÷àåò â ñåáÿ ðåëå òîêà è ðåëå âðåìåíè (ÊÀ4 è ÊÒ íà
ðèñ. 1.3, à). Åñëè çàùèòà äîëæíà îòêëþ÷àòü äâèãàòåëü ïðè îáðûâå
ôàçû, òî åå âûïîëíÿþò äâóõôàçíîé. Äâóõôàçíîé äîëæíà áûòü çàùèòà ïðè íàëè÷èè ïëàâêèõ ïðåäîõðàíèòåëåé, èñïîëüçóåìûõ äëÿ
çàùèòû äâèãàòåëåé îò ÊÇ. Òîê ñðàáàòûâàíèÿ ýëåêòðîìàãíèòíûõ
ðåëå òîêà âûáèðàþò ïî óñëîâèÿì
Iñð ≥ (kîòñòðkñõIä.íîì)/(kâKI);
(1.1)
Iñð ≤ (0,75kñõIä.íîì)/KI,
(1.2)
ãäå Iä.íîì íîìèíàëüíûé òîê äâèãàòåëÿ; kîòñòð êîýôôèöèåíò
îòñòðîéêè, çàâèñÿùèé îò òèïà ðåëå; kñõ êîýôôèöèåíò ñõåìû;
kâ êîýôôèöèåíò âîçâðàòà; KI êîýôôèöèåíò òðàíñôîðìàöèè
òðàíñôîðìàòîðà òîêà. Ïðèíèìàþòñÿ ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ:
kîòñòð = 1,1, ..., 1,2; kñõ = 1 èëè kñõ = 3 ; kâ = 0,8 [25].
Ïî óñëîâèþ (1.1) ðåëå íå äîëæíî ñðàáàòûâàòü â íîðìàëüíîì
ðåæèìå ðàáîòû äâèãàòåëÿ; ïî óñëîâèþ (1.2) ðåëå äîëæíî ñðàáàòûâàòü ïðè ïóñêàõ äâèãàòåëÿ, åñëè ïóñê çàòÿíóëñÿ (tï.ç ≥ 3 ñ).
Ïðè äëèòåëüíîé ïåðåãðóçêå è çàòÿíóâøåìñÿ ïóñêå äâèãàòåëÿ ðåëå
âðåìåíè ÊÒ óñïåâàåò ñðàáîòàòü è, ðàçìûêàÿ êîíòàêò ÊÒ â öåïè
êàòóøêè êîíòàêòîðà ÊÌ (ñì. ðèñ. 1.3, à), îòêëþ÷èòü äâèãàòåëü.
Òîêè ñðàáàòûâàíèÿ ïîëóïðîâîäíèêîâûõ ðàñöåïèòåëåé àâòîìàòè÷åñêèõ âûêëþ÷àòåëåé ïðè ñðàáàòûâàíèè çàùèòû îò ïåðåãðóçêè
17
âûáèðàþò ïî ïðèâåäåííûì âûøå óñëîâèÿì. Çàùèòà ñ÷èòàåòñÿ ýôôåêòèâíîé, åñëè
Iñð ≤ (1,2 ¾ 1,4)Iä.íîì.
(1.3)
Çàùèòà îò ïåðåãðóçêè, âûïîëíÿåìàÿ ñ ïîìîùüþ òåïëîâûõ ðàñöåïèòåëåé èëè ýëåêòðîòåïëîâûõ ðåëå àâòîìàòè÷åñêèõ âûêëþ÷àòåëåé, ïîëó÷àåòñÿ íàèáîëåå ýôôåêòèâíîé, åñëè Iðàñö.íîì = Iä.íîì.
Íà ðèñ. 1.3, á ïîêàçàíû ýëåêòðîòåïëîâûå ðåëå äëÿ çàùèòû îò
ïåðåãðóçêè. Ýòà çàùèòà ïðåäîòâðàùàåò ðàáîòó äâèãàòåëÿ íà äâóõ
ôàçàõ, ïîýòîìó ìàãíèòíûé ïóñêàòåëü ñîñòîèò èç äâóõ òåïëîâûõ
ðåëå ÊÊ. Íîìèíàëüíûé òîê ýëåêòðîòåïëîâîãî ðåëå îïðåäåëÿþò ïî
óñëîâèþ
(1.4)
Ið.íîì ≥ Iíã.íîì ≈ Iä.íîì,
ãäå Iíã.íîì íîìèíàëüíûé òîê ñìåííîãî íàãðåâàòåëÿ ýëåêòðîòåïëîâîãî ðåëå.
Àïïàðàòîì çàùèòû îò ñíèæåíèÿ íàïðÿæåíèÿ ÿâëÿåòñÿ ìàãíèòíûé ïóñêàòåëü èëè êîíòàêòîð, òàê êàê ïðè íàïðÿæåíèè ìåíåå
(0,6 ¾ 0,7)Uíîì îí àâòîìàòè÷åñêè îòêëþ÷àåòñÿ, è âêëþ÷èòü åãî ìîæíî, èñïîëüçóÿ ñõåìû óïðàâëåíèÿ ïðè âîññòàíîâëåíèè íàïðÿæåíèÿ â ñåòè.
Åñëè íåîáõîäèìî îñóùåñòâèòü ðåâåðñ äâèãàòåëÿ è òîðìîæåíèå,
òî ïðèìåíÿåòñÿ ðåâåðñèâíûé ìàãíèòíûé ïóñêàòåëü, êîòîðûé âêëþ÷àåò â ñåáÿ äâà ëèíåéíûõ êîíòàêòîðà ÊÌ1 è ÊÌ2 è äâà òåïëîâûõ
ðåëå çàùèòû ÊÊ (ðèñ. 1.4). Òàêàÿ ñõåìà îáåñïå÷èâàåò ïðÿìîé ïóñê
è ðåâåðñ àñèíõðîííîãî äâèãàòåëÿ, à òàêæå òîðìîæåíèå ïðîòèâîâêëþ÷åíèåì ïðè ðó÷íîì óïðàâëåíèè.
 ñõåìå ïðåäóñìîòðåíà òàêæå çàùèòà îò ïåðåãðóçîê ÀÄ (ðåëå
ÊÊ ) è êîðîòêèõ çàìûêàíèé â öåïÿõ ñòàòîðà (àâòîìàòè÷åñêèé âûêëþ÷àòåëü QF ) è óïðàâëåíèÿ (ïðåäîõðàíèòåëè FA). Îáåñïå÷èâàåòñÿ
íóëåâàÿ çàùèòà îò èñ÷åçíîâåíèÿ (ñíèæåíèÿ) íàïðÿæåíèÿ ñåòè
(êîíòàêòîðû ÊÌ1 è ÊÌ2 ).
Ðèñ. 1.4
18
Ïóñê äâèãàòåëÿ â óñëîâíûõ íàïðàâëåíèÿõ «Âïåðåä» èëè «Íàçàä» îñóùåñòâëÿåòñÿ íàæàòèåì ñîîòâåòñòâåííî êíîïêè SB1 èëè
SB2, ÷òî ïðèâîäèò ê ñðàáàòûâàíèþ êîíòàêòîðà ÊÌ1 èëè ÊÌ2 è
ïîäêëþ÷åíèþ ÀÄ ê ñåòè (ïðè âêëþ÷åííîì àâòîìàòè÷åñêîì âûêëþ÷àòåëå QF ).
Äëÿ îáåñïå÷åíèÿ ðåâåðñà èëè òîðìîæåíèÿ äâèãàòåëÿ ñíà÷àëà
íàæèìàþò êíîïêó SB3, ÷òî ïðèâîäèò ê îòêëþ÷åíèþ âêëþ÷åííîãî
êîíòàêòîðà (íàïðèìåð, ÊÌ1), çàòåì íàæèìàþò êíîïêó SB2, ÷òî
ïðèâîäèò ê âêëþ÷åíèþ êîíòàêòîðà ÊÌ2 è ïîäà÷å íà ÀÄ íàïðÿæåíèÿ ïèòàíèÿ ñ äðóãèì ÷åðåäîâàíèåì ôàç. Ïîñëå ýòîãî ìàãíèòíîå
ïîëå äâèãàòåëÿ èçìåíÿåò ñâîå íàïðàâëåíèå âðàùåíèÿ è íà÷èíàåòñÿ ïðîöåññ ðåâåðñà, ñîñòîÿùèé èç äâóõ ýòàïîâ òîðìîæåíèÿ ïðîòèâîâêëþ÷åíèåì è «ðàçáåãà» â ïðîòèâîïîëîæíóþ ñòîðîíó.
Åñëè íóæíî òîëüêî çàòîðìîçèòü äâèãàòåëü, òî ïðè äîñòèæåíèè
èì íóëåâîé ñêîðîñòè ñëåäóåò âíîâü íàæàòü êíîïêó SB3, ÷òî ïðèâåäåò ê îòêëþ÷åíèþ åãî îò ñåòè è âîçâðàùåíèþ ñõåìû â èñõîäíîå
ïîëîæåíèå. Åñëè æå êíîïêó SB3 íå íàæèìàòü, ïîñëåäóåò «ðàçáåã»
ÀÄ â äðóãóþ ñòîðîíó, ò. å. åãî ðåâåðñ.
Âî èçáåæàíèå êîðîòêîãî çàìûêàíèÿ â öåïè ñòàòîðà, êîòîðîå
ìîæåò âîçíèêíóòü â ðåçóëüòàòå îäíîâðåìåííîãî îøèáî÷íîãî íàæàòèÿ êíîïîê SB1 è SB2 â ðåâåðñèâíûõ ìàãíèòíûõ ïóñêàòåëÿõ ïðåäóñìàòðèâàåòñÿ ñïåöèàëüíàÿ ìåõàíè÷åñêàÿ áëîêèðîâêà, êîòîðàÿ
ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ðû÷àæíóþ ñèñòåìó, ïðåäîòâðàùàþùóþ îäíîâðåìåííîå âêëþ÷åíèå äâóõ êîíòàêòîðîâ.  äîïîëíåíèå ê ìåõàíè÷åñêîé â òàêîé ñõåìå èñïîëüçóåòñÿ òèïîâàÿ ýëåêòðè÷åñêàÿ áëîêèðîâêà, ïðèìåíÿåìàÿ â ðåâåðñèâíûõ ñõåìàõ óïðàâëåíèÿ, êîòîðàÿ
çàêëþ÷àåòñÿ â ïåðåêðåñòíîì âêëþ÷åíèè ðàçìûêàþùèõ êîíòàêòîâ
êîíòàêòîðà ÊÌ1 â öåïü êàòóøêè êîíòàêòîðà ÊÌ2 è íàîáîðîò.
Ðåëåéíî-êîíòàêòîðíûå ñõåìû óïðàâëåíèÿ ñèíõðîííûì äâèãàòåëåì (ÑÄ), êðîìå îáû÷íûõ îïåðàöèé âêëþ÷åíèÿ è îòêëþ÷åíèÿ
äâèãàòåëÿ è îãðàíè÷åíèÿ ïóñêîâûõ òîêîâ, äîëæíû îáåñïå÷èâàòü
åãî ñèíõðîíèçàöèþ ñ ñåòüþ.
Ýëåêòðîòåõíè÷åñêàÿ ïðîìûøëåííîñòü âûïóñêàåò òèïîâûå ïàíåëè è øêàôû óïðàâëåíèÿ ÑÄ ðàçíûõ òèïîâ. Ðàññìîòðèì ñõåìó
ïàíåëè óïðàâëåíèÿ íèçêîâîëüòíûì ÑÄ ñåðèè ÏÓ 7502 (ðèñ. 1.5),
êîòîðàÿ îáåñïå÷èâàåò åãî ïðÿìîé (áåç òîêîîãðàíè÷åíèÿ) ïóñê ñ
ãëóõîïîäêëþ÷åííûì âîçáóäèòåëåì G, èìåþùèì íåçàâèñèìóþ ÍÎÂ
è ïîñëåäîâàòåëüíóþ ÏÎÂ îáìîòêè âîçáóæäåíèÿ, è ôîðñèðîâàíèå
âîçáóæäåíèÿ ïðè ñíèæåíèè ïèòàþùåãî íàïðÿæåíèÿ. Â ñõåìå ïðåäóñìîòðåíû òàêæå òåïëîâàÿ çàùèòà (ðåëå ÊÊ è òðàíñôîðìàòîðû
òîêà ÒÀ1 è ÒÀ2 ), òîêîâàÿ (àâòîìàòû QF1 è QF2) è çàùèòà îò
ñíèæåíèÿ íàïðÿæåíèÿ ñåòåé ïåðåìåííîãî (ðåëå KV2, KV3) è ïîñòîÿííîãî (ðåëå KV1) òîêîâ.
Ïóñê ÑÄ âîçìîæåí òîëüêî ïðè íîðìàëüíûõ ïèòàþùèõ íàïðÿæåíèÿõ ïîñòîÿííîãî è ïåðåìåííîãî òîêîâ. Åñëè ðóêîÿòêà êîìàíäîêîíòðîëëåðà SA íàõîäèòñÿ â ñðåäíåì ïîëîæåíèè è âêëþ÷åíû àâòî19
