Sähkömoottorin ohjausjärjestelmän vianmääritys ja palautus opetuskäyttökelpoiseksi

Abstract

Insinöörityössä kunnostetaan Metropolia Ammattikorkeakoulun automaatiotekniikkaopiskelijoiden käytännönläheisillä oppitunneilla käytettyä puhallinmoottoriyksikköä ohjaavaa järjestelmää. Laboratorio-oppitunneilla opiskelijat tutustuvat muun muassa taajuusmuuttajakäyttöihin ja moottoreiden ohjaukseen eri järjestelmillä. Vikaantumisen vuoksi järjestelmä ei ole enää käytettävissä oppimateriaalina. Työn tavoitteena on selvittää ohjausjärjestelmän vika, korjata se toimivaksi ja lisätä uusia toimintoja monipuolisempien oppikokemusten saavuttamiseksi. Tavoitteena on palauttaa toimiva kokonaisuus, mikä koostuu ohjausjärjestelmästä, laboratoriotyöohjeesta sekä tehtävistä, joita oppilaat suorittavat käytännönläheisillä oppitunneilla.

Työn ohjausjärjestelmän tärkeimmät komponentit ovat taajuusmuuttaja, PLC eli ohjelmoitava logiikka ja nappipaneeli. Taajuusmuuttajaa ohjataan ulkoisesti logiikalla ja erillisellä nappipaneelilla. Opiskelijoiden tehtävänä on laboratoriotyöohjetta seuraten kytkeä järjestelmä, ohjelmoida logiikka, alustaa taajuusmuuttaja, ohjata moottoria järjestelmällä sekä tehdä työhön liittyvät tehtävät.

Järjestelmän vianmäärityksen tuloksena taajuusmuuttaja todetaan vikaantuneeksi ja tämä vaihdetaan uuteen. Korjattuun järjestelmään lisätään pulssianturi, jolla voidaan seurata moottorin nopeutta sekä pyörimissuuntaa. Puhallinmoottoriyksikkö vaihdetaan sähkömoottoriin, jota voidaan ajaa kumpaankin suuntaan. Näillä parannuksilla järjestelmän toiminnan ohjelmointiin saadaan monipuolisuutta. Järjestelmä uudelleenohjelmoidaan ja laboratoriotyöohje päivitetään vastaamaan uudistetun ohjausjärjestelmän toimintoja.

Tavoitteet, kuten ohjausjärjestelmän vian selvitys, kunnostus sekä uusien toimintojen lisääminen saavutetaan. Kunnostettu laboratoriotyö tarjoaa monipuolisempia oppimahdollisuuksia taajuusmuuttajan, logiikan ja pulssianturin toiminnoista sekä käyttömahdollisuuksista. Ohjausjärjestelmä sekä päivitetty laboratoriotyöohje palautetaan opetuskäyttökelpoisena kokonaisuutena työn antaneelle lehtorille.

This thesis concerns on refurbishing a control system for a fan motor unit used on practical lessons by automation technology students at Metropolia University of Applied Sciences. During laboratory sessions, students familiarize themselves with variable frequency drive drives and motor control using different systems. Due to a malfunction, the system is no longer usable as a learning tool. The project aimed to identify the faults in the control system, rectify them to restore functionality, and introduce new features to enhance diverse learning experiences. The goal was to create a functional entity, consisting of the control system, instructional document and tasks to be performed by students during hands-on laboratory sessions.

The key components of the control system are the variable frequency drive, programmable logic controller, and button panel. The VFD is externally controlled by the PLC and a separate button panel. Following the work instructions, students are tasked with wiring the system, programming the PLC, initializing the VFD, controlling the motor with the system and completing tasks related to the system.

Following the troubleshooting of the system, a malfunctioning VFD was identified and replaced with a new one. The repaired system was enhanced by adding an encoder to monitor motor speed and rotation direction. The fan motor unit was replaced with an electric motor capable of running in both directions, providing versatility in programming the system's operation. The system was reprogrammed, and the laboratory work instructions were updated to align with the new configuration.

The goals, such as identifying and rectifying faults in the control system and adding new functions, were successfully achieved. The refurbished laboratory assignment offers more diverse learning opportunities about the functions and applications of the VFD, PLC, and encoder. The control system and the updated instructional guide document can be used in education.