Der Modellprüfstand für hydraulische Turbinen spielt eine wichtige Rolle in der Entwicklung der Wasserkrafttechnologie.Es ist eine wichtige Ausrüstung, um die Qualität von Wasserkraftprodukten zu verbessern und die Leistung von Einheiten zu optimieren.Die Produktion eines Läufers muss zunächst einen Modellläufer entwickeln und das Modell testen, indem die tatsächlichen Fallhöhenmesser des Wasserkraftwerks auf dem Prüfstand für hydraulische Maschinen mit hoher Fallhöhe simuliert werden.Wenn alle Daten den Anforderungen der Nutzer entsprechen, kann der Läufer offiziell produziert werden.Daher verfügen einige ausländische Hersteller von Wasserkraftanlagen über mehrere Prüfstände mit hoher Wassersäule, um die Anforderungen verschiedener Funktionen zu erfüllen.Das französische Unternehmen neyrpic beispielsweise verfügt über fünf fortschrittliche Hochpräzisions-Modellprüfstände;Hitachi und Toshiba haben fünf Modellprüfstände mit einer Wassersäule von mehr als 50 m.Entsprechend den Anforderungen der Produktion hat ein großes Forschungsinstitut für elektrische Maschinen einen Hochwasser-Prüfstand mit vollen Funktionen und hoher Präzision entwickelt, der Modellversuche an Rohr-, Mischströmungs-, Axialströmungs- bzw. reversiblen hydraulischen Maschinen durchführen kann Die Wassersäule kann 150 m erreichen.Der Prüfstand kann an die Modellprüfung von vertikalen und horizontalen Einheiten angepasst werden.Der Prüfstand ist mit zwei Stationen a und B ausgelegt. Wenn Station a funktioniert, wird Station B installiert, was den Testzyklus verkürzen kann.A. B Zwei Stationen teilen sich ein elektrisches Steuersystem und ein Testsystem.Das elektrische Steuerungssystem verwendet PROFIBUS als Kern, NAIS fp10sh PLC als Hauptsteuerung und IPC (Industrial Control Computer) realisiert eine zentralisierte Steuerung.Das System nutzt die Feldbus-Technologie, um den fortschrittlichen, vollständig digitalen Steuerungsmodus zu realisieren, der die Zuverlässigkeit, Sicherheit und einfache Wartung des Systems gewährleistet.Es ist ein Testkontrollsystem für Wasserschutzmaschinen mit hohem Automatisierungsgrad in China.Zusammensetzung des Kontrollsystems
Der Hochwasserprüfstand besteht aus zwei Pumpenmotoren mit einer Leistung von 550KW und einem Drehzahlbereich von 250 ~ 1100r/min, die den Wasserfluss in der Rohrleitung zu den vom Anwender benötigten Wassersäulen beschleunigen und die Wassersäule am Laufen halten glatt.Die Parameter des Läufers werden vom Dynamometer überwacht.Die Motorleistung des Dynamometers beträgt 500 kW, die Drehzahl liegt zwischen 300 und 2300 U / min, und an den Stationen a und B befindet sich ein Dynamometer. Das Prinzip des Prüfstands für hydraulische Maschinen mit hohem Kopf ist in Abbildung 1 dargestellt. Das System erfordert, dass die Die Genauigkeit der Motorsteuerung beträgt weniger als 0,5 % und die MTBF beträgt mehr als 5000 Stunden.Nach vielen Recherchen wird das DCS500 DC-Geschwindigkeitsregelsystem ausgewählt, das von einem * * * Unternehmen hergestellt wird.DCS500 kann Steuerbefehle auf zwei Arten empfangen.Einer soll 4 ~ 20 mA-Signale empfangen, um die Geschwindigkeitsanforderungen zu erfüllen;Die zweite besteht darin, ein PROFIBUS DP-Modul hinzuzufügen, um im digitalen Modus zu empfangen, um die Geschwindigkeitsanforderungen zu erfüllen.Das erste Verfahren hat eine einfache Steuerung und einen niedrigen Preis, aber es wird die Stromübertragung stören und die Steuerungsgenauigkeit beeinträchtigen;Obwohl das zweite Verfahren teuer ist, kann es die Genauigkeit der Daten sicherstellen und die Genauigkeit im Übertragungsprozess steuern.Daher verwendet das System vier DCS500, um jeweils zwei Dynamometer und zwei Wasserpumpenmotoren zu steuern.Als PROFIBUS DP-Slave-Station kommunizieren die vier Geräte im Master-Slave-Modus mit der SPS der Master-Station.Die SPS steuert den Start / Stopp des Dynamometers und des Wasserpumpenmotors, überträgt die Motorlaufgeschwindigkeit über PROFIBUS DP an DCS500 und erhält den Motorlaufzustand und die Parameter vom DCS500.
Als Masterstation wählt PLC das von NAIS Europe hergestellte Modul afp37911, das FMS- und DP-Protokolle gleichzeitig unterstützt.Das Modul ist die Hauptstation von FMS, die die Haupthauptmoduskommunikation mit IPC und Datenerfassungssystem verwirklicht;Es ist auch die DP-Masterstation, die die Master-Slave-Kommunikation mit DCS500 realisiert.
Alle Parameter des Dynamometers werden gesammelt und auf dem Bildschirm durch die VXI-Bus-Technologie angezeigt (andere Parameter werden von der Firma VXI gesammelt).IPC verbindet sich mit dem Datenerfassungssystem über FMS, um die Kommunikation abzuschließen.Die Zusammensetzung des gesamten Systems ist in Abbildung 2 dargestellt.
1.1 Feldbus PROFIBUS ist ein Standard, der von 13 Unternehmen und 5 wissenschaftlichen Forschungseinrichtungen in einem gemeinsamen Entwicklungsprojekt formuliert wurde.Er ist in der europäischen Norm en50170 gelistet und gehört zu den in China empfohlenen industriellen Feldbusstandards.Es umfasst folgende Formulare:
·PROFIBUS FMS löst die allgemeinen Kommunikationsaufgaben auf Werkstattebene, stellt eine Vielzahl von Kommunikationsdiensten zur Verfügung und erledigt die zyklischen und azyklischen Kommunikationsaufgaben mit mittlerer Übertragungsgeschwindigkeit.Das Profibus-Modul von NAIS unterstützt die Kommunikationsrate von 1,2 Mbit/s und unterstützt nicht den zyklischen Kommunikationsmodus.Es kann nur über MMA nichtzyklische Datenübertragung Masterverbindung mit anderen FMS-Masterstationen kommunizieren und das Modul ist nicht mit FMS kompatibel.Daher kann es nicht nur eine Form von PROFIBUS im Schemaentwurf verwenden.
·PROFIBUS-DP optimierte Hochgeschwindigkeits- und kostengünstige Kommunikationsverbindung ist für die Kommunikation zwischen automatischem Steuerungssystem und dezentralen E/A auf Geräteebene ausgelegt. Da DP und FMS dasselbe Kommunikationsprotokoll verwenden, können sie im selben Netzwerksegment koexistieren.Zwischen NAIS und a, msaz nicht zyklische Datenübertragung Master-Slave-Verbindung Slave-Station kommuniziert nicht aktiv.
·PROFIBUS PA Standard eigensichere Übertragungstechnik speziell für die Prozessautomatisierung realisiert die in IEC1158-2 spezifizierten Kommunikationsverfahren für Anlässe mit hohen Sicherheitsanforderungen und busversorgten Stationen.Das im System verwendete Übertragungsmedium ist kupfergeschirmtes Twisted-Pair das Kommunikationsprotokoll ist RS485 und die Kommunikationsrate beträgt 500 kbps.Die Anwendung des industriellen Feldbusses bietet eine Garantie für die Sicherheit und Zuverlässigkeit des Systems.
1.2 Industrie-Steuerungsrechner IPC
Der obere industrielle Steuerungscomputer übernimmt den industriellen Steuerungscomputer von Taiwan Advantech mit dem Betriebssystem Windows NT4 0 der Workstation Blockierung.Alle Daten werden von der SPS über PROFIBUS übertragen.IPC ist intern mit einer Profiboard-Netzwerkkarte der deutschen Firma Softing ausgestattet, die speziell für PROFIBUS ausgelegt ist.Durch die von softing bereitgestellte Konfigurationssoftware kann die Vernetzung abgeschlossen, die Netzwerkkommunikationsbeziehung Cr (Communication Relation) und das Objektverzeichnis OD (Object Dictionary) aufgebaut werden.WINCC wird von Siemens produziert.Es unterstützt nur die direkte Verbindung mit der S5/S7-SPS des Unternehmens und kann nur über die von Windows bereitgestellte DDE-Technologie mit anderen SPS kommunizieren.Die Firma Softing stellt DDE-Server-Software zur Verfügung, um die PROFIBUS-Kommunikation mit WinCC zu realisieren.
1.3 SPS
Fp10sh der Firma NAIS wird als PLC ausgewählt.
2 Steuersystemfunktionen
Zusätzlich zur Steuerung von zwei Wasserpumpenmotoren und zwei Dynamometern muss das Steuersystem auch 28 elektrische Ventile, 4 Gewichtsmotoren, 8 Ölpumpenmotoren, 3 Vakuumpumpenmotoren, 4 Ölablasspumpenmotoren und 2 Schmiermagnetventile steuern.Die Flussrichtung und der Wasserfluss werden durch den Schalter der Ventile gesteuert, um die Testanforderungen der Benutzer zu erfüllen.
2.1 konstante Förderhöhe
Stellen Sie die Geschwindigkeit der Wasserpumpe ein: Stellen Sie sie auf einen bestimmten Wert ein, und die Wassersäule ist zu diesem Zeitpunkt sicher.Stellen Sie die Geschwindigkeit des Dynamometers auf einen bestimmten Wert ein und sammeln Sie relevante Daten, nachdem die Arbeitsbedingungen für 2 bis 4 Minuten stabil sind.Während des Tests ist es erforderlich, die Wassersäule unverändert zu lassen.Auf dem Motor der Wasserpumpe wird eine Codescheibe angebracht, um die Motordrehzahl zu erfassen, sodass DCS500 einen geschlossenen Regelkreis bildet.Die Drehzahl der Wasserpumpe wird über die IPC-Tastatur eingegeben.
2.2 konstante Geschwindigkeit
Stellen Sie die Geschwindigkeit des Dynamometers so ein, dass es bei einem bestimmten Wert stabil bleibt.Zu diesem Zeitpunkt ist die Geschwindigkeit des Dynamometers konstant;Stellen Sie die Pumpengeschwindigkeit auf einen bestimmten Wert ein (dh stellen Sie die Förderhöhe ein) und sammeln Sie relevante Daten, nachdem die Arbeitsbedingungen für 2 bis 4 Minuten stabil sind.DCS500 bildet einen geschlossenen Regelkreis für die Geschwindigkeit des Dynamometers, um die Geschwindigkeit des Dynamometers zu stabilisieren.
2.3 Runaway-Test
Stellen Sie die Drehzahl des Dynamometers auf einen bestimmten Wert ein und lassen Sie die Drehzahl des Dynamometers unverändert Elektrobetrieb) und sammeln relevante Daten.Während des Tests muss die Drehzahl des Wasserpumpenmotors unverändert bleiben und vom DCS500 angepasst werden.
2.4 Durchflusskalibrierung
Das System ist mit zwei Durchflusskorrekturtanks zum Kalibrieren des Durchflussmessers im System ausgestattet.Ermitteln Sie vor dem Kalibrieren zunächst den markierten Durchflusswert, starten Sie dann den Wasserpumpenmotor und passen Sie die Drehzahl des Wasserpumpenmotors kontinuierlich an.Achten Sie zu diesem Zeitpunkt auf den Durchflusswert.Wenn der Durchflusswert den erforderlichen Wert erreicht, stabilisieren Sie den Wasserpumpenmotor bei der aktuellen Drehzahl (zu diesem Zeitpunkt zirkuliert Wasser in der Kalibrierungsleitung).Stellen Sie die Schaltzeit des Deflektors ein.Nachdem der Betriebszustand stabil ist, schalten Sie das Magnetventil ein, starten Sie die Zeitmessung und leiten Sie gleichzeitig das Wasser in der Rohrleitung zum Korrekturtank.Wenn die Steuerzeit abgelaufen ist, wird das Magnetventil getrennt.Zu diesem Zeitpunkt wird das Wasser wieder auf die Kalibrierungsleitung umgeschaltet.Reduzieren Sie die Drehzahl des Wasserpumpenmotors, stabilisieren Sie ihn auf einer bestimmten Drehzahl und lesen Sie relevante Daten ab.Lassen Sie dann das Wasser ab und kalibrieren Sie den nächsten Punkt.
2.5 manuelles / automatisches störungsfreies Umschalten
Um die Wartung und Fehlerbeseitigung des Systems zu erleichtern, ist eine manuelle Tastatur für das System entworfen.Der Bediener kann die Aktion eines Ventils unabhängig über die Tastatur steuern, die nicht durch Verriegelungen eingeschränkt ist.Das System verwendet das NAIS-Remote-E / A-Modul, mit dem die Tastatur an verschiedenen Orten betrieben werden kann.Während der manuellen / automatischen Umschaltung bleibt der Ventilzustand unverändert.
Das System verwendet eine SPS als Hauptsteuerung, was das System vereinfacht und die hohe Zuverlässigkeit und einfache Wartung des Systems gewährleistet.PROFIBUS realisiert eine vollständige Datenübertragung, vermeidet elektromagnetische Interferenzen und sorgt dafür, dass das System die Genauigkeitsanforderungen des Designs erfüllt;Der Datenaustausch zwischen verschiedenen Geräten wird realisiert;Die Flexibilität von PROFIBUS bietet günstige Voraussetzungen für die Erweiterung des Systems.Das Systemdesignschema mit industriellem Feldbus als Kern wird zum Mainstream der industriellen Anwendung.
Postzeit: 17. Februar 2022
