Aaltoenergialaitteiston käyttöönotto

Abstract

Opinnäytetyön tarkoituksena oli suunnitella laboratorio-olosuhteisiin sopiva ohjausjärjestelmä servomoottorikäytölle, jossa moottoria ohjataan aaltomaisesti. Moottorin akselille kuormalaitteistoksi on kiinnitetty alennusvaihteen välityksellä toimiva vaijerikelain, jonka avulla liikutetaan hissitasoa. Tämän hissitaso esittää muuttuvaa veden pinnan tasoa ja siihen tullaan asentamaan aaltovoimageneraattori. Tämä opinnäytetyö käsittelee kuitenkin pääosin itse servomoottorinkäytön ohjaamista ja aaltovoimageneraattorilaitteisto on oma toiseen opinnäytetyöhön liittyvä kokonaisuus.

Käytössä olevaa servomoottoria ohjataan taajuusmuuttajalla, johon on tehty muutoksia sekä taajuusmuuttajan kytkentään että parametrointiin. Taajuusmuuttajaan kuuluu ohjauspaneeli, josta tehdasasetuksilla annetaan nopeusohje potentiometriltä jänniteviestinä. Työssä potentiometrin syöttämä nopeusohje ohitettiin kytkennällisesti ja tilalle asennettiin NI myDAQ -laitteisto, joka on LabVIEW-ohjelmointiympäristöön perustuva PC-avusteinen työkalu. Tämän työkalun avulla taajuusmuuttajalle saadaan syötettyä esimerkiksi sinimuotoista jänniteviestiä nopeusohjeena.

Lisäksi työssä käsitellään laitteiston suojaukseen liittyviä ratkaisuja, kuten optisia antureita ja niiden liittymistä osaksi järjestelmää. Ohjauksen kannalta mietittiin myös aaltojen luonnetta ja tutustuttiin niiden mallintamiseen fysikaalisessa mielessä.

The purpose of this thesis was to design a motor control system where a servomotor is driven in a wave-like manner in a laboratory environment. The motor's axle was connected to reduction gear where it was linked to a rope wire that is used as a tool for moving the water surface level resembling plateau. The wave generator would later be mounted on this plateau but it is outside of the scope of this study as this thesis is more about the motor control system on the servomotor.

The speed and torque of servomotor was controlled by a frequency changer. External speed indication control was added to the frequency changer and also the built-in parameters were modified to make generating waveforms possible. The frequency changer comes with a control panel where as in factory condition the speed indication comes as voltage signal from a potentiometer. The potentiometer was replaced by data acquisition device. MyDAQ is a tool that utilizes LabVIEW programming language and can be used with a PC. The purpose of using this data acquisition device is to generate for ex-ample sine wave voltage signal that is used as speed indication.

Safety features needed such as optical sensors and how they can be integrated as part of the system were also dealt with in this thesis. To make motor control really resemble surface waves it also was necessary to familiarize oneself with physical models of wave-forms.