techr 2006 1 arvanitis

33
ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΣ-ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΣ 2006 ΤΕΧΝΙΚΑ ΧΡΟΝΙΚΑ 1 ΟΛΟΚΛΗΡΩΜΕΝΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΕΠΟΠΤΕΙΑΣ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΥ ΗΛΕΚΤΡΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΩΝ ΓΙΩΡΓΟΣ ΑΡΒΑΝΙΤΗΣ Ηλεκτρολόγος Μηχανικός Ε.Μ.Π. ΕΠΙΛΕΠΩΝ ΚΑΘΗΓΗΤΗΣ: ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΚΟΡΡΕΣ Αναπληρωτής Καθηγητής Ε.Μ.Π. Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Ε.Μ.Π. Τομέας Ηλεκτρικής Ισχύος, Εργαστήριο Συστημάτων Ηλεκτρικής Ενέργειας ΤΡΙΜΕΛΗΣ ΕΠΙΤΡΟΠΗ Γ. ΚΟΡΡΕΣ, Αναπληρωτής Καθηγητής Ε.Μ.Π Κ. ΒΟΥΡΝΑΣ, Καθηγητής Ε.Μ.Π Σ. ΠΑΠΑΘΑΝΑΣΙΟΥ, Λέκτορας Ε.Μ.Π 1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Σκοπός της παρούσας διπλωματικής εργασίας ήταν η ανάπτυξη συστήματος ελέγχου και επιτήρησης ενός τριφασικού σύγχρονου κινητήρα. Το σύστημα αυτό βασίστηκε σε έναν Προγραμματιζόμενο Λογικό Ελεγκτή (Programmable Logic Controller-PLC) και αντίστοιχο λογισμικό SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), αμφότερα της εταιρίας Siemens. Η επικοινωνία του PLC με το SCADA γίνεται μέσω του τοπικού δικτύου του εργαστηρίου ΣΗΕ, τύπου Ethernet, με τεχνολογία μετάδοσης TCP. Το PLC έχει ως εισόδους τις τιμές των ρευμάτων στάτη του κινητήρα, την τιμή της τάσης διέγερσης, τις λογικές καταστάσεις των πιεστικών διακοπτών (buttons), καθώς και τις λογικές καταστάσεις των επαφών των ηλεκτρονόμων ισχύος. Το PLC παρακολουθώ- ντας τις τιμές των μεγεθών στην είσοδό του, με βάση το αποθηκευμένο στη μνήμη του

Upload: -

Post on 26-Sep-2015

6 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

Techr 2006 1 Arvanitis

TRANSCRIPT

  • - 2006 1

    ...

    : ... ... ,

    . , ... , ... , ..

    1.

    .

    (Programmable Logic Controller-PLC)

    SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition),

    Siemens. PLC SCADA

    , Ethernet, TCP.

    PLC ,

    , (buttons),

    . PLC -

    ,

  • - 2006 2

    , ,

    . PLC -

    .

    PLC, (, ), -

    , 020 mA,

    (optical encoder).

    SCADA ,

    .

    ,

    (

    ) , ,

    ( ,

    , ..).

    2.

    2.1.

    -

    , ,

    .

    2.2.

    ... DC , -

    :

    DC ,

    . , -

    , , -

    , DC ,

    , , .

  • - 2006 3

    2.3.

    , ( -

    ) . , -

    , .

    PLC ,

    , PLC. ,

    (K1_Right, K1_Left) -

    (, ) ,

    . -

    (fuse),

    (thermal switch)

    ( ) .

    1:

  • - 2006 4

    , , -

    10, 20,

    (Normally Open, NO) 24V AC.

    ,

    .

    ,

    (NO), 20 (

    / ) 24V AC,

    . -

    / .

    ,

    , 20 24V AC, -

    . / .

    ,

    1.

    PLC,

    () ,

    PLC, .

    , SCADA,

    , ,

    -, -

    , (stop).

    , -

    , ,

    ( Motor Running) alarms

    ( Motor Overload).

    PLC

  • - 2006 5

    ,

    , PLC, -

    PLC .

    (start right start left)

    PLC 24V DC

    0V. ,

    PLC, ,

    ( 1=24V DC). , stop,

    1 0.

    2.1, PLC

    .

    1, -

    .

    PLC.

    2.1: PLC.

  • - 2006 6

    , PLC RMS

    .

    PLC

    , PLC,

    2.2.

    2.2: PLC.

    , Multitek :

    AC :

    Type: M100 VA3

    Serial No: 11794 006

    Aux UH: Self Powered

    Class: 0,2% 50z

    Input: 3x 0300V AC

    Output: 3x 020mA AC

  • - 2006 7

    . PLC, -

    , , 1=24V DC

    () , 0V DC (-

    0). , PLC

    PLC,

    .

    3, ,

    .

    24V AC,

    PLC, -

    24 V DC.

    3: PLC.

    10 mA -

    Ohm: 24

    I=Z

    Z=R+2fL, AC f=50 Hz DC f=0, R -

    DC AC. ZDCAC=10mA,

    .

  • - 2006 8

    , ,

    24V DC. PLC , -

    . 24V DC,

    24V AC. 24V AC 220/24 V,

    ,

    , 1, . -

    6 , .

    ,

    6 , ,

    PLC ( ),

    ( )

    24V AC .

    LED,

    (10k, Watt), .

    4 5 -

    , OrCAD Layout Ver.

    9.2, .

    , .

  • - 2006 9

    4: .

    5: .

    2.4.

    ,

    PLC, . ,

    Hager

    . :

    .

    4 ES424 , 4 20, 24V AC

    2 ES224 , 2 20, 24V AC

    1 MB106A 6

    1 MC310A 10

  • - 2006 10

    1 MM510N

    6 SV121

    4 EP071 1 ES424

    1 MZ201 1 MC310A

    14 -

    13 -

    8 - Stop

    3 - .

    2 SV124 , 1

    1 SV123 , 1

    -

    , PLC, ,

    220/24 V FD 62A,

    Hager 1 m, 60 cm 96 .

    , PLC, ,

    220/24 V

    FD 62A, Hager 1 m, 60 cm

    96 .

    6: Vega-D, FD 62A.

    2 ,

    1, 1 2,

    220/24 V, .

    2 3 ,

    . 4

    5

    .

    2 3, 4 5.

    1 rack PLC,

    7.

    rack PLC,

    .

    2 1

    3

    4

    5

    6: Vega-D, FD 62A.

    2 , -

    1, 1 2,

  • - 2006 11

    220/24 V, . 2 -

    3 ,

    . 4 -

    5 .

    2 3,

    4 5.

    1 rack PLC,

    7.

    rack PLC, .

    7: .

    2.5.

  • - 2006 12

    . , PLC -

    1 mm2 ,

    (+) 24V AC, (-).

    (24V) .

    , optical encoder UTP

    PLC, , -

    ( 25 kHz).

    PLC, -

    ,

    3x1,5 mm 2 , ,

    . -

    1,5 mm2 R,

    S T.

    . 8 9 -

    PLC , .

    8: PLC.

  • - 2006 13

    9:

    2.6.

    ,

    , -

    . -

    ,

    . 10.

    10: .

    ( 5 ), ( 8 ),

    (stop, 8 ).

    (24V),

    -

    . ,

    PLC, -

    .

  • - 2006 14

    3.

    , CPU 313c

    Siemens, STEP 7 ( 5.2) Siemens

    Simatic Manager.

    , Ladder STL.

    3.1.

    (block OB1)

    (FC). 1 -

    . 1 (

    ) :

    - (FC1)

    - (),

    . () -

    5 sec.

    (). , -

    FC1 .

    (FC4)

    .

    ,

    . ,

    FC4 .

    - (FC5)

    ,

    , 020 sec.

    (FC2)

    , -

  • - 2006 15

    alarms.

    . FC2 1 sec,

    . , -

    , ,

    General Alarm. ,

    . , ,

    General Alarm , -

    ,

    .

    (FC7)

    ,

    . Variac

    . , , -

    -

    . PLC

    .

    :

    ,

    1_Right, K1_Left .

    95% .

    10% .

    , -

    . , ,

    90% , -

    10 ms. ,

    ,

  • - 2006 16

    . , ,

    , -

    General Alarm.

    1

    FC7. , FC9, -

    , DC 10%

    .

    (FC6)

    ,

    ,

    2 sec

    .

    , ,

    ,

    .

    1 -

    FC6. FC9,

    .

    , . -

    ,

    .

    .

    . -

    MOVE,

    (Word) (Memory Word, MW) PLC. H -

  • - 2006 17

    ,

    04096

    PLC.

    ,

    (scaling function)

    FC105, ,

    Double Word (DW) -

    , .

    , ( )

    ( V). -

    (DC) , (AC)

    , AC Variac

    DC .

    (optical

    encoder) Hontko, 024V DC,

    , PLC high speed counter.

    Function

    Block, SFB48, Data Block (

    interrupts). SFB48,

    124.0124.2 optical encoder.

    PLC .

    optical encoder

    ( -

    , duty cycle),

    .

    optical encoder .

    (FC8)

  • - 2006 18

    . -

    , .

    ,

    .

    FC8, , -

    . ,

    , , :

    0,71, alarm

    5sec. ,

    (trip) motor

    overload.

    stop, .

    1,

    (trip) .

    .

    .

    . -

    SCADA.

    3.1. Step7 SCADA

    SCADA

    , SCADA

    , -

    PLC, -

    . , SCADA

    SCADA PLC.

  • - 2006 19

    ping MS-DOS,

    .

    , /

    SCADA, , SCADA

    . ,

    , stop ,

    SCADA ,

    SCADA. , (screenshots)

    Step7, .

    11: .

  • - 2006 20

    12.: .

    12.: .

  • - 2006 21

    4. .

    4.1. SCADA

    4.1.1.

    SCADA Supervisory, Control And Data

    Acquisition, , .

    ,

    . SCADA

    , ,

    ,

    ,

    , . -

    SCADA ,

    (hardware) (software).

    ,

    (real time).

    , , -

    , ,

    .

    , SCADA

    ,

    ( )

    ,

    . , SCADA :

    ,

    ,

    (setpoints) -

    ,

  • - 2006 22

    -

    ,

    ,

    ,

    .

    4.1.2.

    SCADA -

    . ,

    SCADA, , , -

    . RTU (Remote Telemetry

    Units), ,

    , .. , , -

    , ,

    ( ), -

    SCADA, . -

    ,

    , .

    13: SCADA.

  • - 2006 23

    RTU, SCADA, -

    , , SCADA

    RTU, -

    RTUs .

    13 SCADA.

    4.2.

    , ,

    10/100 Mbps, 802.3 (Ethernet) 10

    Base-T Hub. , PLC, -

    802.3. CP343-1, LAN -

    10 Base-T TCP. SCADA

    .

    (remote) /

    . 14 .

    14: .

    4.3. SCADA

    SCADA WinCC Ver.

    6.0 SP1 Siemens. -

    4 :

  • - 2006 24

    Computer

    WinCC. -

    , ,

    ,

    , WinCC ,

    Microsoft Excel, AutoCAD .

    Tag Management

    , -

    , , WinCC, , PLC.

    Data Types

    .

    Editor

    (Editor) :

    Graphics Designer

    WinCC. -

    .

    Tag Logging

    Tag Logging

    , .

    Alarm Logging

    ( runtime)

    .

    Report Designer

    (report) ,

    -

    Graphics Designer.

    Global Script

    Global Script C,

    .

  • - 2006 25

    (project functions)

    .

    21 -

    .

    , , -

    , , PLC.

    ,

    .

    ,

    .

    ,

    ,

    . ,

    .

    software ,

    , . ,

    ,

    .

    ,

    . : , ,

    .

    , , -

    .

    .

    ,

    ,

    .

    ( 16) .

  • - 2006 26

    -

    . ,

    .

    ,

    , -

    .

    ,

    ,

    .

    , PLC -

    bytes PLC.

    (screenshots) -

    (runtime).

    15: .

  • - 2006 27

    16: .

    17: , .

  • - 2006 28

    18: PLC .

    19: -.

  • - 2006 29

    20: .

    21: .

  • - 2006 30

    22: (trip) software.

    23: alarm, (2 sec) trip.

  • - 2006 31

    24: / .

    25: .

  • - 2006 32

    5.

    SCADA. OPC Server,

    /.

    PLC /

    TCP, / hub.

    -

    PWM,

    . , ,

    (MosFet IGBTs) ,

    PID ,

    PLC. -

    / PLC ,

    (WLAN).

    [1] SIMATIC S7, , Siemens,

    2000.

    [2] SCADA, ,

    ..., ..., 2005.

    [3] , .. ,

    ..., ..., 1998.

    [4] PLC , . . , ,

    2 , 1997.

    [5] , .

    , . , , 1995.

    [6] , Andrew Tanenbaum, Prentice Hall International

    & , 3 , 1992.

  • - 2006 33

    [7] , Jean Walrand, , 1997.

    [8] , , , .. , -

    , 1991.

    [9] , . - -

    , ...

    [10] DC AC, Stephen J. Chapman, , 2 -

    , 1993.

    [11] ULTITRAN Manuals, Multitek.

    [12] Incremental Rotary Encoder Manual, Hontko.

    [13] Incremental Rotary Encoder E6C2-C Manual, Omron.

    [14] Siemens Manuals:

    S7-300 CPU 31xC and CPU 31x, Technical data.

    S7-300 Automation System CPU 31xC Technological Functions.

    S7-300, CPU 31xC and CPU 31x: Installation.

    Rotary Pulse Encoder 1XP8001-1.

    Simatic HMI.

    [15] -

    SCADA, , , 2000.

    [16] ... PLC -

    SCADA, , , 2001.

    [17] -

    , , , 2001.