PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

1

Fakultet elektrotehnike i računarstva Zavod za elektrostrojarstvo i automatizaciju

3. Laboratorijska vježba

Upravljanje istosmjernim strojem

- Pogon dizala -

Mr.sc. Marinko Miletić

Zagreb, ožujak 2008.

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

2

Sadržaj:

Laboratorijska vježba br. 1/2: Dizala.............................. 1

1. Opis sustava dizala......................................................................................................... 3 1.1. Osnove o dizalima.................................................................................................. 3 1.2. Promet ......................................................................................................................... 6

2. Sustava dizala na FER-u .............................................................................................. 11 2.1. Povijest ...................................................................................................................... 11 2.2. Osnovno o sustavu dizala.......................................................................................... 11 2.3. Sustav za regulaciju brzine dizala ............................................................................. 12

3. Zadatak......................................................................................................................... 16

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

3

Dizala

1. Opis sustava dizala

U ovoj vježbi studenti će se upoznati s sustavom vanjskih dizala na Fakultetu elektrotehnike i računarstva. Cilj je upoznavanje osnovnih osobina sustava i njegovih komponenata. Proučit će se ciklus vožnje, algoritam za vodjenje prometa (posluživanje poziva), te sustav za regulaciju brzine dizala,. Prije opisa osnovnih elemenata sustava, kratka povijest razvoja dizala.

1.1. Osnove o dizalima

Problem vertikalnog transporta javlja se čim se počinju graditi zgrade više od jednog kata. Najranija rješenja uključuju ljestve, stube, dizalice koje vuku životinje ili pak koloture na ručni pogon. U ruševinama starorimskih zgrada otkrivena su okna s vodilicama po kojima se kretala neka platforma. Očito je da su ljudi oduvijek težili olakšavanju vertikalnog transporta, izvodeći konstrukcije sukladno tehnici svog doba. Početkom 19. stoljeća pojavljuju se parna dizala, koja se uglavnom koriste za transport tereta. Na vrlo su niskoj tehničkoj razini (nestabilna, nesigurna, glomazna, …) pa ne nalaze na širu primjenu. Preteču modernog dizala, s zaštitom od puknuća užadi, konstruira Elisha Graves Otis 1853. godine (sl. 1.).

Godine 1854. prvi prototip dizala pretstavlja javnosti, demonstrirajući zaustavljanje platforme kod puknuća užadi. Taj prototip smatra se pretečom današnjih dizala. Prvo dizalo na električni pogon predstavlja Werner von Siemens 1880. godine, dok prvo dizalo s asinkronim motorom i automatskim upravljanjem konstruira Otis 1894. godine. Današnja dizala složeni su mehatronički sustavi s kompleksnim algoritmima upravljanja i visokim stupnjem sigurnosti.

Sl. 1. Otisova dizala Pod pojmom postrojenje dizala podrazumijeva se trajno ugrađeno postrojenje pokretano električnom energijom, namijenjeno prijevozu ljudi i tereta. Dvije su osnovne vrste dizala: hidraulična i električna. Hidraulično dizalo ima hidraulični aktuator (tzv. teleskop), kojeg pokreće električna pumpa. Električno dizalo pokreće elektromotor. Izbor električnog ili hidrauličnog dizala ovisi o namjeni i o mogućnosti ugradnje. Kad je visina dizanja manja, a teret dizanja veći (teretna dizala) gotovo uvijek koristi se hidraulično dizalo. Prikaz hidrauličnog i električnog sustava dizala dan je na sl. 2.

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

4

a) hidraulično dizalo b) električno dizalo

Kabina

Protuuteg

b) indirektno ovješenje (2:1)

KabinaProtuuteg

a) direktno ovješenje (1:1)

Za pogon električnih dizala koriste se razni tipovi elektromotora. U prošlosti je najčešće korišten istosmjerni motor. Razvoj energetskih pretvarača otvorio je put korištenju asinkronih motora upravljanih frekvencijom i sinkronih motorima s permanentnim magnetima. Koristi se ili samo motor ili grupa motor reduktor (potrebna manja snaga motora ali znatno skuplje). Danas je posebno aktualan trend upotrebe SMPM-ova. Jedan takav motor prikazan je na sl. 3.

Sl. 2. Presjek hidrauličnog i električnog dizala

Sl. 3. Primjeri sinkronih motora s permanentnim magnetima namijenjenih pogonu dizala

Pogonski stroj, užnice i elementi upravljanja smješteni su u strojarnici. Strojarnica električnih dizala najčešće je smještena na vrhu voznog okna dok je kod hidrauličnih njen smještaj

proizvoljan (vidi sl. 2.), ali često na dnu voznog okna. Kabina je pokretana preko pogonske užnice. Težinu kabine uravnotežuje protuuteg. Radi postizanja horizontalnog razmaka protuutega od kabine (vidi sl. 4.), uz pogonsku užnicu (koja je vezana za stroj u strojarnici) postavlja se otklonska užnica. Ovješenje kabine i protutega može biti direktno (1:1 - sl.4.a) ili indirektno (2:1 - sl.4.b, 3:1, 4:1,…). Prednost indirektnog ovješenja je manji potrebni moment motora dok je nedostatak povećani broj užeta i užnica, smanjena efikasnost i povećana buka.

Sl. 4. Ovješenja

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

5

Protuuteg

Pogonska užnica

Otklonskaužnica

Kabina

Uljni amortizer

Vodilice

Zahvatna naprava

Dno okna

Kočione pločice

Pogonsko uže

Klizači

Kontrolno uže

Graničnik brzine

Sigurnosni klin

Sl. 5. Prikaz voznog okna električnog dizala

Slika 5. prikazuje sigurnosne elemente dizala. Osnovni su zahvatna naprava i graničnik brzine. Kad brzina kabine postigne nedopušteno veliki iznos u vožnji prema dolje (oko 25% iznad najveće brzine vožnje), graničnik brzine aktivira zahvatnu napravu koja pomakne sigurnosne klinove. Klinovi se ukline u vodilicama, a kabina se intenzivno koči. Ako se pak u normalnom pogonu kabina ne zaustavi u krajnjoj donjoj stanici, nego ode ispod nje, nasjedne na uljni amortizer, koji je uspori i zaustavi. Suvremena dizala imaju sustav automatskih, električki pogonjenih vrata. Pogon vrata miruje u vožnji, a radi dok dizalo stoji u stanici. Kod dizala s predotvaranjem vrata, otvaranje počinje dok je još dizalo u vožnji, ali se nalazi u tzv. zoni vrata i vozi ispod propisane brzine (vidi sl. 7.). Rotacijsko gibanje motora za pogon vrata pretvara se u linearno gibanje krila putem

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

6

navojnog vretena. Promjenljivim korakom vretena izbjegavaju se udarci na početku i kraju hoda. Izvedbe vrata razlikuju se po broju krila i načinu otvaranja (vidi sl. 6.). Zatvaranje vrata počinje nakon isteka zadanog vremena, a nadzirano je svjetlosnim senzorom na vratima kabine i silom zatvaranja. Ako je svjetlosni signal (svjetlosna zavjesa) neprekinut i sila

zatvaranja ispod granične (nikakav objekt nije priklješten u vratima) vrata se zatvaraju. Ako se kod zatvaranja prekine svjetlosna zavjesa, ili pojavi nedopuštena sila, vrata se otvaraju. Ako je svjetlosna zavjese prekinuta dugo vremena, vjerojatno je u kvaru. Upravljanje vrata prelazi u režim prisilnog zatvaranja, te se nadzire samo sila zatvaranja.

Vrata voznog okna mogu biti automatska (spojkom vezana sa pogonom kabinskih) ili ručna. Ciklus vožnje dizala:

• Nakon ispunjenja svih sigurnosnih uvjeta (zatvorena kabinska vrata, zatvorena i zabravljena katna vrata i zatvoren sigurnosni niza) kočnica otkoči, te vožnja počinje.

• Dizalo kontrolirano ubrzava do zadane brzine, te vozi tom brzinom to točke usporenja za ciljnu stanicu

• U točki usporenja ciljne stanice dizalo počne kontrolirano usporavati, od brzine vožnje na brzinu ulaska u stanicu. Ako postoji predotvaranje vrata, onda se u posljednjoj fazi ulaska u stanicu, u zoni vrata, počnu otvarati vrata.

• Nakon toga dizalo staje , zakoči se, a putnici izlaze i ulaze. Svi uvjeti sigurnosnog niza vezani su serijski, pa za vožnju dizala moraju biti ispunjeni svi.

Dijagram brzine dan je na sl. 7. Na slici su označene tipične točke, važne za vožnju dizala. Većina dizala ima više brzina vožnje. Brzine se biraju ovisno o udaljenosti polazne i ciljne stanice (veći razmak znači veća brzina).

Sl. 7. Dijagram brzine (profil) dizala tijekom vožnje

1.2. Promet

Prilikom ugradnje dizala u objekt postoje pravila koja određuju smještaj i broj dizala. Pravila uzimaju u obzir veličinu objekta (visinu, tj. broj katova), tip objekta (skladišni, poslovni, obrazovni ili stambeni), te gustoću i tip prometa. Ako u objektu postoji potreba za više od jednog dizala, onda se dizala grupiraju u grupu (ili grupe). Ujedinjenjem upravljanja dizala dobiva se na kapacitetu i funkcionalnosti. Raspored dizala u grupi treba biti takav da udaljenost koju putnik prelazi između kabina bude što manja, jer kad su kabine daleko, povećava se vrijeme čekanja dizala da putnik dođe do određene kabine. Kod grupe od dva dizala najbolji je usporedni raspored, a prihvatljivo je i rješenje s nasuprotnim kabinama.

Polazak iz stanicei ubrzanje do

brzine vožnje

Vožnja konstantnom

brzinomUsporenje

t [s]

v [m/s]

v

Točka

usporenja Nivo stanice

Ulazak u

stanicu

Sl. 6. Izvedbe kabinskih vrata

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

7

Kod tri dizala u grupi postoji opcija sa sva tri u redu, ili dva nasuprot jednom. Širina hodnika treba biti veća nego kod dva dizala. Kod većih grupa treba paziti na razmak između dizala i na širinu hodnika. Dimenzije moraju biti dovoljne za prihvat maksimalnog broj putnika koje grupa može prevesti, ali ne prevelike, kako se ne bi povećalo vrijeme prilaska putnika dizalima. Za grupu od četiri dizala najbolji je raspored dva nasuprot dva. Kad su sva četiri u redu, povećava se vrijeme čekanja na putnike. Za grupu od šest dizala najbolji je raspored tri nasuprot tri, a prihvatljiv je dva nasuprot četiri, uz produljeno vrijeme čekanja. Smještaj svih šest dizala u red neprihvatljiv je zbog prevelikog vremena za prijelaz razmaka između dvije krajnje kabine (oko 10 sekundi za 12 metara). Najveći broj dizala za grupiranje u jednu praktičnu grupu je osam, jer je kod većeg broja njihov medjusobni razmak prevelik.

Sl. 8. Grupa od dva dizala Za grupu od osam dizala jedini mogući raspored je četiri nasuprot četiri. Oba kraja hodnika u glavnoj stanici moraju biti otvorena, jer očekivani broj putnika može biti veliki, pa dio

putnika mora čekati izvan prostora dizala s obje strane. Hodnik mora biti širok, ali ne previše, i ne smije se koristiti kao prolaz za one koji ne koriste dizala. Najbolja alternativa ovoj grupi su dvije grupe po četiri dizala. Pozivi se dijele na unutarnje (kabinske) i vanjske (katne). Svaka stanica (vidi sl. 8. i 11. b)) ima pozivnu kutiju za katne pozive, s pozivima za smjer gore i smjer dolje (u krajnjim stanicama samo za jedan smjer), s indikacijom prihvata zadanih poziva. Iznad svakih vrata nalazi se pokazivač položaja kabine i pokazivač smjera daljnje vožnje, te zvučni signal dolaska kabine u stanicu. Položaj kabine pokazuje se u svakom trenutku, dok se smjer daljnje vožnje pokaže kod ulaska kabine u stanicu (ako se zaustavlja u toj stanici), te ostaje upaljen do ponovnog kretanja iz stanice.

Sl. 9 Prikaz voznog okna s dvije stanice

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

8

Pozive poslužuje poseban algoritam, koji upravlja prometom dizala tako da broj posluženih poziva bude što veći, a da vrijeme čekanja vanjskog poziva što kraće. Vanjski poziv dodjeljuje se dizalu koje ga može prihvatiti (nije potpuno opterećeno), a u najpovoljnijoj je poziciji za posluživanje tog poziva. Dodjela je privremena, pa poziv preuzima drugo dizalo ako bude u povoljnijem položaju. To je tzv. dinamička dodjela poziva, grupa na taj način ostaje fleksibilna. Konačna dodjela poziva izvodi se tek neposredno prije točke usporenja za stanicu s pozivom. Poziv se dodjeljuje najbližem mirujućem dizalu, ili dizalu u pokretu čiji rezervirani smjer vožnje odgovara smjeru poziva.Ako dizalo predviđeno za posluživanje određenog poziva bude isključeno iz grupe, ili usput zaustavljeno i prestignuto od nekog drugog dizala, poziv će preuzeti to drugo dizalo. Kada dizalo krene na neki poziv, a pojavi se poziv s neke stanice na trenutnom putu, dizalo ga prihvati, ako mu je to fizički moguće (ako postoji dovoljno mjesta za usporenje iz brzine kojom trenutno vozi). Poziv se briše kad dizalo (koje ga je prihvatilo) dođe do zone usporenja. Istovremeno se na stanici zvučno signalizira dolazak, a optički pokaže smjer daljnje vožnje. Ako se zada poziv, a dizalo već stoji na toj stanici, otvaraju se vrata, rezervira smjer daljnje vožnje u smjeru poziva, a poziv odmah poništi. Potpuno opterećeno dizalo (više od 80% nazivnog opterećenja) isključuje se iz grupe, tj. ne prihvaća vanjske pozive jer se time izbjegavaju nepotrebna zaustavljanja. Samo opterećenje određuje se u mirovanju pomoću različitih senzora sile, ili pak estimatora. U slučaju preopterećenja kabine, zabranjuje se zatvaranje kabinskih vrata: dizalo ne kreće iz stanice, uz svjetlosnu i zvučnu signalizaciju preopterećenja. Kad je kabina prazna (ispod cca 50 kg) brišu se svi kabinski pozivi, ako ih je

više od dva. Time se izbjegavaju prazne vožnje, štedi se energija. Kabinski pozivi zadaju se iz kabine (vidi sl. 11.a), putem panela s prikazom svih stanica. Kad postoje više od tri unutrašnja poziva, dizalo ne prihvaća vanjske pozive tj. dizalo se isključi iz grupe. U grupu se ponovno uključi kada broj unutrašnjih poziva bude manji od tri. Unutrašnjim (kabinskim) pozivom smjer gibanja može se promijeniti samo nakon što dizalo posluži sve pozive u rezerviranom smjeru. Kad bude poslužen posljednji poziv u rezerviranom smjeru, rezervacija smjera briše se u točki usporenja stanice tog poziva. Kod modernih dizala nema kabinskih poziva već se na svakom katu nalazi pozivni panel za sve stanice osim same te stanice.

Sl. 10. Smještaj kabine unutar voznog okna

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

9

b) primjer katnih panelaa) primjeri kabinskih panela Sl. 11. Primjeri panela

Kod velikih poslovnih i stambenih objekata postoje posebni režimi rada dizala ovisno o dobu dana, tj. o očekivanom prometu. Kod poslovne zgrade razlikujemo:

• Ulazni promet - Promet karakterističan za poslovnu zgradu ujutro (dolazak zaposlenika na posao). Osnovna karakteristika tog tipa prometa je brzo punjenje i pražnjenje. Što je promet gušći, dizalo sve manje odgovara na katne pozive. Ulazni promet u zgradi obično počinje nakon dugog mirovanja. Na prvi poziv treba aktivirati parkirano dizalo. Ako se kabina nije napunila, putnici se ne smiju zadržavati dulje od desetak sekundi. Ako se kabina napuni brzo (velik promet !), treba otići s glavne stanice, iako nije prošlo vrijeme predviđeno za punjenje. Odmah treba aktivirati sljedeće dizalo (poslati ga u glavnu stanicu). Svjetlosnim signalom treba označiti kabinu koja sljedeća napušta stanicu, i to još prije nego je došla u stanicu (radi pripreme putnika za ukrcaj).

• Dvosmjerni promet - Kad putnici ulaze i izlaze iz zgrade, tako da je svima odredište ili polazište u glavnoj stanici, te promet između katova. Taj promet može napraviti najveće poteškoće, pogotovo u zgradama kao što su npr. škole (!!), gdje postoji veliki promet učenika za vrijeme odmora. Vrijeme izmjene putnika nešto je dulje nego kod ulaznog prometa, jer gotovo na svakoj stanici ima putnika za ulaz i izlaz iz kabine.

• Mali i srednji promet - Dizala su često parkirana i čekaju na poziv. Trebaju biti raspoređena po zonama. Jedno dizalo uvijek bi trebalo biti u glavnoj stanici. Kad ode, na njegovo mjesto dolazi drugo. Ako u jednoj zoni nema dizala, na poziv iz te zone odgovara dizalo iz susjedne zone.

• Izlazni promet – nastaje u popodnevnim satima kod napuštanja zgrade (završetak radnog vremena). Svi su pozivi prema dolje, tj. svi putnici izlaze na glavnoj stanici. Popunjenost kabine ide do 100% (svima se žuri van). U poslovnim zgradama vrh izlaznog prometa može biti i 40% veći nego kod ulaznog prometa. Cijelu populaciju treba, u normalnim uvjetima, evakuirati za 15-30 minuta. Čekanje usluge ne bi smjelo biti dulje od 60 sekundi. Dizala bi trebala biti jednoliko raspoređena u smjeru dolje, te čim putnici u glavnoj stanici iziđu, vratiti se gore po nove putnike. Eventualni vanjski pozivi u smjeru gore obrađuju se samo ako situacija nije kritična. Kada niži pozivi ostanu dulje neposluženi, dio kabina treba dodijeliti za posluživanje samo tih poziva. Ako neki poziv prekorači vrijeme čekanja, kabina koja je iskrcala putnike treba otići direktno do tog poziva, a na putu dolje onda može posluživati ostale vanjske pozive, ako ima mjesta.

Isti režimi vrijede i za stambene zgrade samo su vremena nastupanja pojedinih režima različita (npr. promet ulaznog tipa je u popodnevnim satima).

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

10

Sl 12. Upotreba neizrazite (engl. fuzzy) logike u rješavanju regulacije prometa kod grupe

dizala

Sustavi upravljanja u prošlosti su izvodjeni u relejnoj tehnici, pa su bili voluminozni, funkcijski nefleksibilni, a za održavanje zahtjevni. Današnji sustavi upravljanja su digitalni, funkcijski nadogradivi, bez ograničenja na složenost algoritma za vodjenje prometa. Takvi sustavi raspoznaju tip prometa prema dobu dana (imaju vlastiti dnevni sat) ili prema tipu i gustoći vanjskih i unutrašnjih poziva te uskladjuju djelovanje dizala za maksimiranje broja prevezenih putnika. Za ostvarenje ovih funkcija uobičajilo se i korištenje umjetnih neuronskih mreža ili neizrazite logike, sl. 12. i 13.

Sl.13 Blok shema kruga regulacije brzine dizala

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

11

2. Sustava dizala na FER-u

2.1. Povijest

Fakultet elektrotehnike i računarstava ima u zgradi C dva sustava dizala. Prvi, tzv. unutrašnji, za zaposlenike fakulteta, sastoji se od jednog jednobrzinskog dizala s asinkronim pogonom. Drugi sustav, tzv. vanjski, grupa je od tri trobrzinska dizala s istosmjernim pogonom, za javni prijevoz. Na tom sustavu provodi se vježba. Godine 1962. nakon izgradnje C nebodera ugrađen je sustav od dva dizala, a godine 1969. dograđeno je u sustav treće dizalo. Bio je to najmoderniji sustav dizala u Zagrebu. Dizala su vozila za ono vrijeme respektabilnom brzinom od 1.5 m/s. Istosmjerni pogonski motori napajani su iz motor-generatorskih grupa. Upravljanje je izvedeno u relejnoj tehnici, u tri upravljačka ormara (za svaku grupu jedan), s ukupno više od 600 releja. Sustav upravljanja poprilično je sofisticiran i napredan i iz današnje perspektive! Sustav se prilagodjavao tipu prometa, a za promjenu tipa prometa i algoritma posluživanja poziva korišteni su satni mehanizam i s njim povezana bušena traka! Godine 1993. moderniziran je sustav napajanja motora i sustav upravljanja. Originalni pogonski istosmjerni motori, koji rade od prvog dana, zadržani su, uz osvježenje izolacije. Napajaju se iz četverokvadrantnih tiristorskih usmjerivača. Budući su motori starije konstrukcije, predvidjeni za napajanje glatkim istosmjernim naponom, na izlaz usmjerivača spojeni su preko LC filtera. Sustav upravljanja izveden je s PLC SIMATIC S5-115, s oko 300 ulaza i izlaza. Od puštanja u pogon 1993 godine nije uzrokovao niti jedan zastoj. Njegova programska podrška sadrži i algoritme za prepoznavanje tipa i gustoće prometa na temelju smjera i broja poziva (kabinskih i katnih).

2.2. Osnovno o sustavu dizala

Vanjski sustav dizala sastoji se od tri dizala, svako nosivosti 630 kg (8 osoba). Vozi kroz 13 katnih stanica (visina dizanja 45 m), maksimalnom brzinom 2.5 m/s. Strojarnica se nalazi na vrhu voznog okna. Sustav je trobrzinski. U slučaja vožnje od jednog katnog razmaka (izmedju dvije susjedne stanice), maksimalna brzina dizala iznosi oko 1.3 m/s, kod vožnje od dva katna razmaka maksimalna brzina je oko 2 m/s, a kod vožnje od tri ili više katnih razmaka maksimalna brzina je 2.5 m/s. U stanicu dizalo ulazi brzinom ulaska, oko 0.1 m/s. Kod servisa dizalo vozi brzinom za servisnu vožnju. Svako dizalo pogoni istosmjerni motor, napajan iz četverokvadrantnog usmjerivača. Motor je sporohodni, bez reduktora, s kočnicom na osovini. Uzbuda je nezavisna i konstantna, upravljanje brzine je preko napona armature. Podaci motora su: Un = 220 V, Pn = 8,5 kW, nn = 174 rpm, In = 50 A, Ipotezna = 145 A. Usmjerivač se napaja preko međutransformatora 380/220 V, nazivne izlazne struje 190 A. Izlazni napon usmjerivača filtrira se LC filtrom. Pogonska užnica promjera 550 mm na osovini je motora, ovjes kabine je indirektni (2:1). Otklonske užnice nema. Kabina je ovješena na 4 užeta promjera 10 mm. Faktor sigurnosti te veze je 30. To znači da samo jedno uže može podnijeti 7.5 puta veće opterećenje od nazivnog! Kočnica na osovini motora je istosmjerna, nazivnog napona 220 V. Zakočeno stanje osiguravaju opruge, pa napon treba za otkočenje.

Sustav regulacije dizala sastoji se od kruga za oblikovanje profila zadane brzine i od kruga za regulaciju brzine vrtnje motora s podređenim krugom za regulaciju struje armature.

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

12

Regulatori su izvedeni u analognoj tehnici. Logika za posluživanje poziva i upravljanje prometom izvedena je pomoću PLC-a.

2.3. Sustav za regulaciju brzine dizala

Izveden je kao kaskadni sustav regulacije brzine vrtnje s podređenim regulacijskim krugom po struji armature. Blok shema kruga regulacije prikazana je na sl. 15. Postoje dva unaprijedna, predupravljačka signala. Prvi signal, predupravljanje po ubrzanju, dodaje komponentu proporcionalnu ubrzanju zadanoj vrijednosti struje. Drugi unaprijedni signal je kompenzacija tereta u kabini, a djeluje tako da povećava ili smanjuje referentni signal struje ovisno o iznosu tereta u kabini. Iznos referentnog signala brzine određuje se na osnovu dužine vožnje (broj katnih razmaka). Pet je brzina vožnje, pa je onda i pet različitih iznosa referentnog signala brzine. To su:

• V3 – najveća brzina vožnje. Dizalo je postiže kad putuje više od dva katna razmaka. U našem sustavu iznosi 2.5 m/s

• V2 – brzina dizala pri vožnji od dva katna razmaka (~2 m/s). • V1 – brzina dizala pri vožnji od jednog katnog razmaka (~1.3 m/s). • V0 – brzina ulaska u stanicu (~0.1 m/s) • VS – brzina servisne vožnje, pri servisnom pregledu voznog okna (elemenata u oknu,

vodilica, katnih vrata, …) i pri povratnom upravljanju iz strojarnice. Brzina vožnje odabire se programski putem PLC-a. Odabrana brzina ulazi u sklop za oblikovanje profila zadane brzine, radi dobivanja propisanog ubrzanja/usporenja i radi zaobljenja krivulje zadane brzine na početku i na kraju promjene (sl. 14. i 15.). Tako oblikovana zadana brzina daje udobnu vožnju bez trzaja.

Početak

vožnje

Početak

vožnje

v

[m/s]

v

[m/s]

t [s] t [s]

a) bez zaobljenja b) sa zaobljenjem

Sl. 14. Zaobljenje krivulje zadane brzine

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

13

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

14

Usporedba karakteristika vaganja tereta diazla A i dizala B

-3,5

-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700

Masa [kg]

Na

po

n b

n-b

p [

V]

Dizalo_A

Dizalo_B

Nakon sklopa za oblikovanje, slijedi krug regulacije brzine. Regulacijska struktura je kaskadna, standardna pri regulaciji brzine vrtnje istosmjernog nezavisno uzbuđenog motora naponom armature. Regulator brzine je PI tipa. Izlaz regulatora zbraja se sa signalom predupravljanja po ubrzanju i signalom kompenzacije tereta u kabini. Dobivena suma se limitira, a onda dovodi, kao zadana vrijednost, podređenom krugu regulacije struje armature. Ako je zadana vrijednost struje prevelika, limiter je ograniči, te povratno djeluje na regulator brzine. Na sl. 16. prikazana je karakteristika mjerenja („vaganja“) tereta u kabini tj. karakteristika

kompenzacije opterećenja. U idealnom slučaju potpune kompenzacije regulator treba pokrivati samo iznos trenja uzrokovan gibanjem kabine. Regulator struje je PI tipa. Sklop za nadzor i zaštitu (nije prikazan na sl. 15) nadzire zadanu i stvarnu brzinu, te odstupanje većeg od dopuštenog dojavljuje u PLC.

Sl. 16. Karakteristika „vaganja“ tereta u kabini Kako izgleda vožnje iz regulacijske perspektive? Kad se kabina napuni, zadaje se smjer vožnje (GORE ili DOLJE sa sl. 15.). U tom trenutku već postoji signal za kompenzaciju opterećenja u kabini. Kad kočnica otkoči, zbog kompenziranog opterećanja kabina miruje. Zadaje se brzina vožnje (V3, V2, V1, V0, VS sa sl. 15.) te dizalo kreće. U trenutku zadavanja brzine vožnje formira se i unaprijedni signal ubrzanja. Nakon ubrzanja dizalo postiže zadanu brzinu vožnje. Kad dizalo dodje do točke usporenja, koja se detektira mjerenjem položaja kabine u voznom oknu, isključuje se brzina vožnje, te zadaje brzina ulaska u stanicu (V0). Dizalo kontrolirano usporava do brzine V0, te ulazi u stanicu. Na maloj udaljenosti od točnog položaja u stanici isključi se brzina V0, dizalo se zaustavi, a kočnica zakoči. Primjer vožnje u oba smjera prikazan je na sl. 17. Na slikama su prikazani oscilogrami zadane i stvarne brzine, ubrzanja te izlaza iz regulatora brzine.

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

15

-2

-1

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11V

stvarna brzinazadana brzina

zadana brzina stvarna brzina

izlaz reg. brzine

ubrzanje

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

s

28.11.02 15:12:55 Vožnja s 4. na 8.

-11

-10

-9

-8

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2V

zadana brzina stvarna brzina

zadana brzina stvarna brzina

izlaz reg. brzine

ubrzanje

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

s

28.11.02 15:14:49 Vožnja s 8. na 4. Sl. 17. Oscilogrami karakterističnih veličina kod vožnje dizala u oba smjera

PRAKTIKUM UPRAVLJANJA ELEKTRIČNIM STROJEVIMA

16

3. Zadatak

A. SUSTAV REGULACIJE BRZINE VRTNJE DIZALA 1. Za sustav bez kompenzacije optećenja u kabini i bez predupravljanja po ubrzanju :

a) Snimiti zadanu i stvarnu brzinu te izlaz regulatora brzine pri vožnji trećom brzinom (V3).

b) Iz oscilograma brzine odrediti pomak kabine (zbog djelovanja potencijalnog tereta, a nekompenziranosti opterećenja) u vremenskom intervalu od otkočenja do zadavanja brzine vožnje.

c) Rezultat dobiven u b) provjeriti mjerenjem. Opisati postupak mjerenja. 2. Za sustav s kompenzacijom optećenja u kabini, a bez predupravljanja po ubrzanju :

a) Snimiti zadanu i stvarnu brzinu te izlaz regulatora brzine pri vožnji trećom brzinom (V3).

b) Usporediti oscilograme izlaza regulatora s oscilogramima snimljenim u 1.a). Usporediti oblike oscilograma i karakteristične vrijednosti. Što se iz oscilograma može zaključiti iznosu kompenzacije tereta u kabini (opterećenja)?

c) Procijeniti postoji li pomak kabine u vremenskom intervalu od otkočenja do zadavanja brzine vožnje. Provjeriti mjerenjem!

3. Za sustav s kompenzacijom opterećenja u kabini i s predupravljanjem po ubrzanju : a) Snimiti zadanu i stvarnu brzinu te izlaz regulatora brzine pri vožnji trećom

brzinom (V3). b) Usporediti oscilograme izlaza regulatora s oscilogramima snimljenim u 1.a) i

2.a). Usporediti oblike oscilograma i karakteristične vrijednosti. B SUSTAV ZA UPRAVLAJNJE DIZALA

4. Izmjeriti vrijeme izvođenja programa za upravljanje grupom dizala. Opisati postupak mjerenja.

5. Analizirajući program: a) Odrediti točku usporenja za vožnju trećom brzinom uz zanemarenje vremena

reakcije PLC-a i greške mjerenja položaja. b) Korigirati točku usporenja određenu u a) računajući s vremenom izmjerenim

pod 4. te uz grešku mjerenja položaja (zbog proklizavanja užeta u užnici graničnika brzine) u iznosu od 0.25%.

6. Snimiti nekoliko vožnji trećom brzinom. Odrediti najkraće i najduže vrijeme vožnje brzinom ulaska u stanicu (V0).

7. Snimiti zadanu i stvarnu brzinu pri vožnji drugom brzinom. Provesti postupak kao u točki 5.

8. Snimiti zadanu i stvarnu brzinu pri vožnji prvom brzinom. Provesti postupak kao u točki 5.