Styr & Regler. Spänning, betecknas U och mäts i Volt(V) Ström, betecknas I och mäts i Ampere(A) Effekt, betecknas P och mäts i Watt(W) P U x I

Transkript

1 Spänning, betecknas U och mäts i Volt(V) Ström, betecknas I och mäts i Ampere(A) P U x I Beräkningsformel Effekt, betecknas P och mäts i Watt(W) Denna formel kallas ohms lag och går att använda när vi ska beräkna i Likströmskretsar och i växelströmskretsar om belastningen är 1-fas och resistiv. 1

2 Men vid 3-fas måste man ta hänsyn till fasförskjutning och faktorn 3 (1,73) multipliceras in i beräkningen. P U x I x 3 Beräkningsformel Man får då effekten genom: P = U x I x 3 (1,73) eller strömmen genom: I = P / U x 3 (1,73) 2

3 INKOMMANDE TILL STÄLLVERK 3

4 SEDAN TILL EN UNDERCENTRAL 4

5 OCH TILL EN ANNAN UNDERCENTRAL PLC Omkopplare Reläer BACK UP 24V/DC 5

6 Gammalt 24V/DC Back up. 6

7 Transformator En transformator används när man vill skilja två kretsar åt från varandra eller plocka ut en mindre spänning. Magnetfältet som omger en spole kan alstra en ström i en angränsande spole (men bara om det är växelström som flyter genom spolen). Det är så en transformator fungerar. 7

8 Ett exempel: En adapter som vi kopplar i väggen matas med 230V växelström på ingångssidan (primärsidan). På utgångssidan (sekundärsidan) kan vi om vi lindar med färre varv ta ut t.ex. en 12 V spänning som vi sedan gör om till likspänning lämplig att driva t.ex. en LED lampa. 8

9 Apparatskåp Innehåller elektrisk utrustning för att kunna styra processer Utsida Insida 9

10 Vad hittar vi i dessa skåp? I dessa skåp hittar vi elektrisk utrustning som startutrustning till en pump, en PLC, reläer. 10

11 Central Här fördelas elen till mindre grupper. Huvudbrytare Inkommande spänningskabel ansluts till huvudbrytaren Ställs huvudbrytaren på 0 så är allt efter den avslaget. Alla apparatskåp ska ha en huvudbrytare. Jordfelsbrytare Känner av om det finns felströmmar i elkretsar. Finns två storlekar: 30mA för personskydd och 300mA för brandskydd. Överstiger strömmen 30mA eller 300mA så bryter elkretsen. Snabbare än en säkring. Finns i olika utförande, 4-polig, 2-polig och portabel. 11

12 Säkring Bryter strömmen En skyddskomponent som bryter när strömmen blir för hög. När det flyter ström genom en metalltråd, utvecklas det värme. Vid en viss punkt blir värmen så hög att metalltråden brinner av. Säkringens uppgift är att lösa ut vid elfel som t.ex.. kortslutning. Genom att bryta strömmen i tid kan svårare följdskador och brand undvikas. Överspänningsskydd Leder bort överspänningar, t.ex. blixten. 12

13 24VDC aggregat Även kallad BLAB En Transformator som matas med 230VAC och omvandlar spänningen till 12 eller 24VDC. 24VDC är den spänning som en PLC jobbar med. PLC Programmable Logic Controller En PLC består av ingångar och utgångar som tar emot och skickar elektriska signaler. En processor jämför sedan signalerna mot ett inskrivet program. Efter jämförelsen ställs utgångarnas signal om så att de överensstämmer med programmet. En PLC har även utrymme att lagra information. 13

14 Skiljeförstärkare Är till för att skilja två kretsar från varandra. På den ena sidan kommer det en analog signal från en flödesmätare t.ex. Den kanske inte har samma nivå på spänningen som den PLC vi vill ha in signalen till. Omkopplare Lägesbrytare som har oftast 3 olika lägen, Lägena brukar döpas till Hand-0-Auto. Hand= Objektet startar direkt. 0= Objektet avstängt. Auto= Objektet väntar på att startas från något! Oftast en PLC. 14

15 Signallampor Talar om objektet går eller inte. Grön indikering för drift och röd för fel/ larm. Potentiometer Till för att styra hastigheten t.ex. på en pump 15

16 Manöverpanel, OP- panel Placerad oftast i skåpsdörren. Från en OP kan man göra enklare ändringar och få en överblick över processen. Kan även vara lika avancerade som ett driftövervakningsprogram Modem För att ansluta digital signaler till analoga förbindelse. Tonfrekvenser. Radio, telefon eller TV nätet. 16

17 Relä Reläer används i manöverkretsar för att styra olika funktioner och finns i många olika utföranden. Tidrelä, impulsrelä m.m. Bilden visar ett relä där man kan välja om man vill ha en slutning eller brytning när spolen spänningsätts. En växlande kontakt. 17

18 Ett begrepp att känna till är förkortningarna NO och NC. NO står för Normally Open och innebär att brytaren i sitt viloläge är öppen. NC står för Normally Close och betyder att brytaren är sluten i sitt viloläge. 18

19 Kontaktor Fungerar som en strömbrytare och styr större strömmar. För att styra/ bryta stora strömmar så gäller det att brytarna rör sig snabbt och har rätt storlek för att inte svetsas ihop. Kontaktorer används ofta i elkretsar för att starta och stoppa motorer. 19

20 Forts. kontaktor En kontaktor styr man genom att sätta spänning på kontakterna A1 och A2. L1 L2 L3 A1 A2 En manöver spänning kallar man det och den kan variera men vanligast är 230V. När A1 och A2 inte får någon spänning så ser kontakterna ut som på bilden, kretsen är bruten. Får A1 och A2 spänning så bildas ett magnetfält i spolen som i sin tur påverkas de tre brytarna och sluter kretsen. 20

21 Motorskydd Är till för att skydda motorn vid överbelastning. Motorskydd finns i olika storlekar och beställs efter vilket amperetal som står på motorns märkskylt. När en motor drar mer ström än vad som står på märkskylten så löser motorskyddet ut efter en viss tid. Motorskyddet fungerar som en säkring men ska lösa ut innan säkringen. 21

22 Säkerhetsbrytare Är till för att kunna stänga av elkretsen fram till motorn när arbete på motorn ska genomföras. Får inte användas för start och stopp. Brytarna är inte gjorda för att bryta med belastning på. Ska vara märkta med en klisterskylt: Får inte användas för start och stopp 22

23 Kraftkrets och Manöverkrets Man måste skilja på dessa. Kraftkretsar är de kretsar som det går mycket ström i. Manöverkretsar, i dessa kretsar går det inte så mycket ström utan den är till för att få olika funktioner att hända och för att styra kraftkretsar. En kraftkrets till en motor innehåller lite saker som också sitter i apparatskåp. Vi ska titta på dessa och se hur de ser ut på 23 ett ritat sett.

24 Om vi skulle rita upp den enklaste formen av kraftkrets för en motor så skulle den se ut så här: 400V L1 L2 L3 Apparatskåp Säkringar Dessa kontakter är tillslagna i normal fall men ritas öppna Kontaktor A2 A1 Motorskydd Säkerhetsbrytare Motor 24

25 Men hur påverkas kontaktorn som ska starta motorn? Det vi har ritat så här långs kallas för kraftkretsen och är den krets som ska tåla strömstyrkan som motorn skapar för att snurra. Kraftkretsen ska vara rätt dimensionerad för att tåla det amperetal som uppstår. När en motor startar så drar den 3 gånger den märkström som står på märkskylten och i vissa fall ännu mer. Ibland upp till 8 gånger. 25

26 För att påverka kontaktorn så ska vi rita en annan krets som vi kommer att kalla Manöverkrets. I manöverkretsen går det inga större strömmar utan här bryter vi upp kretsen på det sätt vi vill för att få motorn att starta och stopp. 26

27 Ny säkring, manöversäkring Omkopplare, en typ av strömbrytare som finns i många olika utföranden. Den typ av omkopplare vi kommer att nämna är en 3-läges. Det betyder att den har tre lägen, Hand-0-Auto. 400V L1 L2 L3 N L1 Manöver 230V Apparatskåp Säkringar Kontaktor A2 A1 Omkopplare Hand-0-Auto Hand 0 Auto Relä 1 Handläge= Kretsen sluts och spolen i kontaktorn får spänning, sluter de 3 kontakterna: Motorn startar 0-läge= Objektet är avstängt Autoläge= Kretsen fortsätter till Relä 1. Nu ska Relä 1s spole påverkas för att kretsens spänning ska nå fram till spolen på kontaktorn. Mer om relän på nästa sida Motorskydd Säkerhetsbrytare Motor Eran pumpstation skulle kunna ritas så här och var förut utrustad med en omkopplaren som bara hade två lägen: Hand-0. Här har vi lagt till ytterligare ett läge: Auto. I autoläge vill vi att motorn ska starta och stopp av sig självt så vi slipper göra det hela tiden. Vad kan då styra den åt oss? 27 Vi kommer till det längre fram

28 Vad menas med Styr- och reglerteknik? Styr- och reglerteknik eller automation är samlingsbegrepp för intelligenta, automatiska system för elektrisk styrning. Kontroll av olika processer inom bl.a. processindustri, verkstadsindustri, värmeproduktion, fastighetsdrift, vatten och reningsverk. Dessa styrsystem har sedan länge haft en nyckelroll inom dessa och liknande verksamheter. 28

29 T.ex. en pumpstation För startade man en pump via en strömbrytare, av- på eller via vippor som hängde i olika nivåer. Start/stopp. Vilket medförde att man var tvungen att vara närvarande hela tiden och fel i processen upptäcktes inte så snabbt som var önskat. Idag installeras ett styrsystem som kallas PLC. Programmable Logic Controller (Programmerbar). 29

30 Fördelen med det är många. Vi behöver inte övervaka processen hela tiden genom att vara på plats utan kan utföra andra sysslor som underhåll eller dylikt. Ekonomiskt: mindre kemikalie förbrukning och säkrare drift genom att ett process fel upptäcks omgående. En PLC används på det sättet att man programmerar ett program som stämmer överens med processen vi vill övervaka. (efter en funktionsbeskrivning). 30

31 PLCn tar in information genom elektriska insignaler, jämför dom med programmet vi programmerat och skickar därefter ut signaler som svar på processen, kan vara start av en pump t.ex. Det finns olika slags signaler, digitala och analoga. 31

32 IN & UT SIGNALER? MOTORSKYDD KONTAKTOR OMKOPPLARE DRIFTSVAR MJUKSTART FREKVENSOMFORMARE PH-mätare NIVÅGIVARE FLÖDESMÄTARE SCADA Övervakningssystem SUPSHALTSMÄTARE CPU PROGRAM ARBETSMINNE INSIGNALER INSIGNALER DIGITALA DIGITALA ANALOGA ANALOGA UTSIGNALER UTSIGNALER DIGITALA Kommunikation DOSERPUMP STYRVENTIL PUMP START MAGNETVENTIL ÖPPNA FREKVENSOMFORMARE DRIFTINDIKERING 32

33 Digitala och analoga signaler ma m 5m 10m 0-1, Till Från, Av På. DIGITAL SIGNAL Har bara två lägen Nivåer, Flöden, Temperaturer. ANALOG SIGNAL Variabel mellan 4 till 20mA 33

34 En tryckgivare i botten på en tom bassäng sänder ut 4mA. När bassängen fylls till hälften med vatten sänder tryckgivare ut 12mA. Följaktligen sänder den ut 20mA när reservoaren är fylld till max nivå. Följande formal är tillämplig: maxnivå 20mA - 4 X (givarsignal ma 4) = Nuvärde nivå 34

35 Om exempelvis bassängen har en maxnivå på 10m och tryckgivaren sänder ut en signal på 7mA kan nivån beräknas på följande sätt: X 3 = 1,875 m Alla parametrar och grundvärden är naturligtvis i förväg inprogrammerade i styrsystemet och ovanstående formel beräknas automatisk av PLC programmet. 35

36 Vilken nivå har vi i bassängen? Digital signal 10 m Vippa Bassäng +24V/DC +24V/DC 0V +24V/DC 17,5mA 5 DI 1 PLC CH 1 Analog signal Tryckgivare 4-20 ma 0 m 36

37 Och vad styr då Relä 1? Jo, i det här fallet ett styrsystem. En PLC. Säkringar Kontaktor 400V L1 L2 L3 A2 A1 N L1 Manöver 230V Omkopplare Hand-0-Auto Hand 0 Auto Relä 1 PLC Digitala utsignal +24V/DC Driftsvar Relä 1 A1 A2 -Minus Motorskydd Säkerhetsbrytare Via en digital utgång från PLCn kan vi ge spänning på spolen i Relä 1, kontakten i Relä sluter och spänningen som låg och väntade på Relä 1 kan fortsätta fram till kontaktorn. Motorn startar. Motor Det är bara ett problem! Hur vet styrsystemet när den ska ge order om en utsignal. Jo, för att det ska funka så måste styrsystemet veta hur den aktuella statusen är och det sker via digitala och analoga insignaler. 37

38 Så här fortsätter det. På kontaktorn ligger det 24V/DC på en kontakt som är NO, Lika så på motorskyddet. När kontaktorn sluter de tre kontakterna för kraftkretsen så sluter även kontakten där 24V ligger, 24V fortsätter vidare in till en ingång som talar om att kontaktorn är tillslagen. Driftsvar eller kontaktorsvar brukar det kallas. Även på motorskyddet finns samma funktion. Om motorströmmen blir för hög så bryter motorskyddet de tre kontakterna för kraftkretsen men sluter kontakten där 24V ligger som kilar vidare in till en ingång på PLCn. Nu vet vi att motorskyddet har löst ut för motorn. Säkringar Kontaktor 400V L1 L2 L3 A2 A1 N L1 Manöver 230V Omkopplare Hand-0-Auto Hand 0 Auto Relä 1 Digitala insignaler +24V/DC Omkopplare Hand 0 Auto Kontaktor NO PLC Digitala utsignal +24V/DC Omkopplare autoläge Driftsvar Driftsvar Relä 1 A1 A2 -Minus Motorskydd NO Utlöst motorskydd Motorskydd Säkerhetsbrytare Motor Man hämtar information om vilken status objekt har. När det gäller digitala signaler så får vi reda på om de är till eller ifrån, 1 eller 0. Analoga signaler får vi veta hur mycket det är av något. I det här fallet så måste PLCn veta när omkopplaren är vriden i autoläge. 24V/DC ligger på en kontakt bakom den första vi ritade och när omkopplaren vrids i autoläge fortsätter 24V in till en ingång i PLCn, när den ingången blir en etta så vet vårat program att omkopplaren för den här motorn är vriden i autoläge och ska styras via PLCn. 38

39 Programmet vet nu att motorskyddet har löst ut och i programmet har vi bestämt att utlöst motorskydd är ett A-larm. Alla larm delas in i olika nivåer, A-och B-larm. A-larm ska åtgärdas direkt och B-larm kan åtgärdas senare eller dagen efter. C-larm förekommer ibland och brukar då vara påfyllnads larm eller dyl. D-, E-, F- larm kan också förekomma. Utlöst motorskydd är ett A-larm och detta kommer att ses om vi kopplar in ett övervakningssystem också. Säkringar Kontaktor 400V L1 L2 L3 A2 A1 N L1 Manöver 230V Omkopplare Hand-0-Auto Hand 0 Auto Relä 1 Digitala insignaler +24V/DC Omkopplare Hand 0 Auto Kontaktor NO PLC Digitala utsignal +24V/DC Omkopplare autoläge Driftsvar Driftsvar Relä 1 A1 A2 -Minus Motorskydd NO Utlöst motorskydd Motorskydd Modem Säkerhetsbrytare SCADA Övervakningssystem Motor Kommunikation Modem 39