Сборка шкафов управления по тех.заданию и схеме заказчика

Шкафы управления производства ООО ПП «УралМетХолдинг»

1. Назначение

Шкафы управления (ШУ) предназначены для обеспечения работы исполнительных устройств. Также шкафы используются для автоматизации технологических процессов. ШУ на основании информации, получаемой от датчиков, контрольно измерительных приборов, поступающих внешних команд согласно программе, заложенной в контроллере, осуществляет управление электротехническим оборудованием. ШУ может осуществлять сбор данных о состоянии системы и передавать их в локальную или распределенную систему управления.

2. Виды ШУ

1) Шкаф управления двигателем или группой двигателей.

Предназначен для подачи на силовой двигатель напряжения, обеспечивая при этом его запуск. Производимые шкафы могут выполнить следующие способы пуска: прямой пуск; плавный пуск (посредством применения устройства плавного пуска); пуск с помощью преобразователя частоты. Номинальная мощность управляемых двигателей до 90 кВт. В шкафах управления обеспечивается защита электродвигателей от аварийных режимов работы, например таких как короткое замыкание, перегрузка, обрыв фазы и пр.

2) Шкаф автоматики.

Обеспечивает автоматическое управление исполнительными устройствами, сбор сигналов с датчиков и обмен данными с верхним уровнем автоматической системы управления. В основе шкафа лежит программируемый логический контроллер с записанной на него программой.

3) Смешанный шкаф управления

Данный шкаф способен управлять силовыми электродвигателями различной мощности с разными типами пускаи другими исполнительными устройствами. Управление возможно как автоматическом, так и в ручном режимах. Оно осуществляется программируемым логическим контроллером на основании заложенной в нем программы. Данный ШУ также способен обрабатывать сигналы с датчиков и местные сигналы управления.

3. Состав и назначение элементов.

В качестве примера будет рассмотрен шкаф управления системой аспирации. Управляемыми элементами являются: вентилятор с асинхронным электродвигателем мощностью 30 кВт; шлюзовый питатель с асинхронным электродвигателем мощностью 1,1 кВт; электромагнитные клапаны (4 штуки); световая колонна, которая обеспечивает индикацию состояния системы. Датчиками шкафа управления являются контроллер перепада давления, датчики уровня пыли в бункере. Также в шкафу имеется система вентиляции, предназначенная для охлаждения среды внутри шкафа во избежание перегрева оборудования. Данный шкаф имеет в своем составе все основные элементы, используемые в выполняемых проектах.

Рисунок 1 – Внутренний вид шкафа управления

1) Силовой автоматический выключатель.

Предназначен для защиты силовой цепи питания двигателя при перегрузке по току и коротких замыканиях. Подает напряжение в цепь питания двигателя в ручном режиме.

2) Силовой контактор.

Осуществляет управляемую коммутацию силовой цепи двигателя в нормальном режиме работы.

3) Сетевой дроссель.

Позволяет подавить высокочастотные гармоники, которые искажают параметры напряжения, что повышает коэффициент мощности частотного преобразователя.

4) Преобразователь частоты.

Обеспечивает пуск двигателя с пропорциональным изменением питающего напряжения и частоты. Таким образом, преобразователь частоты позволяет избежать высоких значений пускового и тока, выполнить плавный запуск двигателя. Во время работы двигателя регулирует его скорость и момент, защищает двигатель.

5) Автоматический выключатель защиты двигателя.

Предназначен для коммутации цепей переменного тока, для управления и защиты трехфазных асинхронных двигателей от перегрузки, обрыва фазы, короткого замыкания.

6) Контактор.

Аналогично позиции 2. В данном случае контактор позволяет управляемо подавать напряжение в цепь двигателя малой мощности.

7) Модульный автоматический выключатель.

Компактный прибор, позволяющий осуществлять ручное отключение и включение управляемых им участков цепи и обеспечивающий защиту от короткого замыкания и перегрузки. Автоматические выключатели в примере защищают вторичные цепи, которые обеспечивают управление и питание элементов шкафа.

8) Однофазный трансформатор.

Преобразует междуфазное переменное напряжение равное 380В в 220В. Переменное напряжение 220В используется для питания цепей управления и электромагнитных катушек контакторов. Также трансформатор обеспечивает потенциальную развязку между силовыми цепями и цепями управления.

9) Блок питания.

Преобразует переменное напряжение 220В в постоянное напряжение 24В. Данное напряжение является рабочим для элементов цепи управления (программируемый логический контроллер, контроллер перепада давления, промежуточные реле, сигнальные лампы, электромагнитные клапаны и др.).

10) Программируемый логический контроллер (ПЛК).

Выдает управляющие сигналы со своих выходов на исполнительные устройства цепи управления согласно заложенной программе. Обрабатывает поступающие сигналы с датчиков, внешние команды управления также согласно программе. Осуществляет обмен данными с верхним уровнем автоматической системы управления.

11) Промежуточное реле.

Является исполнительным устройством цепи управления. При получении сигнала от ПЛК замыкает свои основные контакты. Таким образом, происходит подача напряжения на электротехническое оборудование. В примере этим оборудованием являются электромагнитные клапаны, катушки контакторов в шкафу управления. Также промежуточные реле участвуют в общей логике системы управления.

12) Термостат.

Предназначен для управления вентилятором охлаждения шкафа управления. При установке в паре с вентилятором используется для поддержания заданной температуры внутри шкафа управления и организации стабильной работы установленного в нем активного оборудования.

13) Кабельный канал

Используется для скрытой прокладки проводов первичных и вторичных цепей внутри шкафа управления.

14) Клеммный ряд.

Обеспечивает электрическую связь между цепями шкафа и кабелями внешнего электротехнического оборудования. Клеммы с малым номинальным током могут быть укомплектованы внутренним предохранителем для защиты внешней цепи.

Рисунок 2 – Внешний вид шкафа управления

15) Сигнальные лампы.

Выполняют световую индикацию необходимых сигналов системы управления.

16) Переключатели.

Подают устойчивые в требуемом положении сигналы в систему управления. Например, переключатель позволяет вручную выбрать режим работы системы. Являются источником внешних команд управления.

17) Контроллер перепада давления

Подключен к внешнему датчику перепада давления и осуществляет контроль его значения. При достижении величины перепада давления определенного уровня посылает сигнал в систему управления.

18) Кнопки возвратные без фиксации.

Являются источником внешних команд управления. Позволяют вручную подавать сигналы в систему управления. Данными сигналами могут быть команда «Пуск», команда «Стоп», команда «Запуск автоматического режима» и др.

19) Кнопки возвратные без фиксации с подсветкой.

Позволяют вручную подавать сигналы в систему управления, а также сигнализируют о состоянии контролируемого элемента системы. Например, данная кнопка может подавать сигнал «Пуск двигателя». После её нажатия при подаче напряжения питания на двигатель загорается подсветка, которая сигнализирует о том, что двигатель находится в работе.

4. Технические характеристики

Наименование характеристики	Значение
Номинальное напряжение питания	380ВAC (3P+PE; 3P+PE+N); 220ВAC
Отклонение напряжения питающей сети, от номинального значения	±10 %
Номинальная частота переменного тока	50 Гц
Номинальное напряжение оперативных цепей	220В AC; 24В DC
Тип корпуса шкафа	Навесной; Напольный
Материал корпуса шкафа	Металл
Степень защиты оболочки шкафа	IP55, IP66
Группа механического исполнения в части воздействия механических факторов внешней среды	М39

5. Этапы производства.

1. 1) Составление технического задания.

Техническое задание формируется на основании данных, полученных от заказчика. Здесь определяются следующие позиции: состав и характеристики электротехнических устройств, управление которыми будет осуществляться; контрольно-измерительные приборы, датчики, предназначенные для контроля системы. Согласовывается алгоритм работы системы и способы управления.

2) Подбор оборудования.

На основании технических характеристик исполнительных устройств производится подбор оборудования от различных фирм производителей, которое обеспечит требуемое корректное управление.

3) Проектирование шкафа управления.

На данном этапе разрабатывается техническая документация, которая будет необходима для сборки шкафа управления. Основанием для разработки является техническое задание. Прорабатываются все возможные вопросы.

4) Закупка оборудования.

Осуществляется закупка всего подобранного ранее оборудования и других элементов, необходимых для сборки шкафа.

5) Сборка шкафа управления.

Сборка производится из необходимых купленных элементов с учетом проектной документации и нормативных требований к электрооборудованию.

6) Программирование ПЛК

Работа системы управления осуществляется согласно алгоритму. Его выполнение обеспечивает ПЛК, установленный внутри шкафа управления. Для реализации алгоритма разрабатывается программа, которая будет записана в ПЛК.

7) Заводская наладка

На данном этапе проверяется правильность сборки схемы и проверка правильности работы системы управления.

6. Сферы применения.

Производимые шкафы могут быть использованы для выполнения различных задач во многих сферах. Далее будут рассмотрены возможные варианты исполнения.

1. Шкаф управления вентиляцией (газоочистка, пылеудаление);
2. Шкаф управления насосной станцией;
3. Шкаф автоматики котельной;
4. Шкаф управления системой отопления;
5. Шкаф управления производственной линией;
6. Шкаф управления технологическим процессом;
7. Шкаф контроля климата;
8. Шкаф управления очисткой воды;
9. Шкаф контроля герметизации технологического оборудования;
10. Шкаф автоматики электропечей;
11. Шкаф релейной защиты и автоматики;
12. Шкаф управления конвейерами;
13. Шкаф управления двигателем большой мощности.

7. Примеры выполненных проектов.

Шкаф управления вентилятором с двигателем мощностью 11 кВт

Шкаф управления системой подачи сыпучего материала

Шкаф управления системой транспортировки сыпучего материала

8. Преимущества применения шкафов управления.

• Значительное повышение эффективности процессов на производствах;
• Наращивание эффективности работы оснащения до 20%;
• Снижение воздействия человека на процессы;
• Отслеживание полноценной работы приборов;
• Предоставление сведений о работе приборов в автоматическом режиме.