Содержание введение

Скачать 0.62 Mb.

Название	Содержание введение
страница	1/6
Тип	Обзор

rykovodstvo.ru > Руководство эксплуатация > Обзор

1 2 3 4 5 6

Кафедра «РОБОТОТЕХНИКИ И МЕХАТРОНИКИ»

на тему: «Мехатронная система обеспечения заданной скорости электровоза на различных участках пути»

Москва, 2008

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Обзор существующих систем управления электровозом

Блок автоматического управления

1.2 Микропроцессорная система управления и диагностики (МСУД) электровозом ЭП1

2 Объект модернизации

2.1 Преобразователь выпрямительно-инверторный ВИП-5600

2.2 Выпрямительная установка возбуждения ВУВ-118

2.3 Шунтирующие устройства ШУ-001, ШУ-003

2.4 Описание микропроцессорной системы управления и диагностики электровоза (МСУД)

2.5 Ячейки шкафа МСУД

2.6 БлокБИ1.2(БИ1.4)

2.7 Программное обеспечение

2.8 Использование аппаратуры по назначению, техническое обслуживание и текущий ремонт

3 Выбор микроконтроллера

3.1 Общая характеристика

3.2 Четырехступенчатый конвейер команд

3.3 Конфигурирование внешней шины

3.4 Система прерываний

3.5 Генерация системного такта

3.6 Периферия микроконтроллера 80С166

3.7 Аналого-цифровой преобразователь (АЦП)

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ВВЕДЕНИЕ
Мехатронная система – это неразделимая совокупность механических, электромеханических и электронных узлов, в которых осуществляется преобразование и обмен энергии, информации. В современных мехатронных системах преобразование движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел осуществляется системой тел (деталей), называемых механизмов. Механизмы входят в состав машин – технических систем и предназначены для осуществления механических движений по преобразованию потоков энергии, силовых взаимодействий, необходимых для выполнения различных рабочих процессов. Часто силовой основой МС является электропривод постоянного и переменного тока, формирующих управляемую электромеханическую систему широкого назначения. Для ЭМС управления характерна тесная взаимосвязь электромеханической части с энергетическим каналом питания и каналом управления, что обуславливает ожидаемые характеристики проектируемого устройства часто в равной степени всеми функциональными звеньями. Управляемые комплексы с электрическим приводом (система, состоящая из двигателя и связанных с ним устройств, приведения в движение одного или нескольких исполнительных механизмов, входящих в состав МС) получили название электромеханических систем (ЭМС).

Создание нового образца МС обычно сопровождается использованием в разнообразных вариантах гибких технологических решений. Разновидностью этого принципа является модульный подход. Модули могут легко соединяться, образуя сложные технические системы, разъединяться, заменяться с целью формирования ТС с другими компонентами и техническими характеристиками при необходимости модернизации и ремонта. В общем случае модуль характеризуется конструктивной и технологической завершенностью, обладает строго фиксированными параметрами (функциональными характеристиками, геометрическими размерами).

1 Обзор существующих систем управления электровозом
Под прямым цифровым управлением понимается не только непосредственное управление от микроконтроллера каждым ключом силового преобразователя (инвертора и управляемого выпрямителя), но и обеспечение возможности прямого ввода в микроконтроллер сигналов различных обратных связей (независимо от типа сигнала: дискретный, аналоговый или импульсный) с последующей программно-аппаратной обработкой внутри микроконтроллера.

Таким образом, система прямого цифрового управления ориентирована на отказ от значительного числа дополнительных интерфейсных плат и создание одноплатных контроллеров управления приводами, в том числе тяговыми электродвигателями.

Из этого становится ясно, что все существующие системы управления тяговом подвижном составе морально устарели и не обеспечивают современных требований. Необходимо переходить на специализированные одноплатные микроконтроллеры, содержащие в себе все функции обработки сигналов и выдачи управляющих воздействий.

В настоящее время во всем мире происходит обновление и модернизация подвижного состава с использованием цифровых технологий. «Цифра» на сегодняшний день является более экономичным, надежным и перспективным решением нежели обработка, и преобразование аналогового сигнала.

Разработана микропроцессорная аппаратура, предназначенная для управления электроприводом с коллекторным тяговым двигателем, которая успешно применяется в электровозах ЭП1. Она хорошо себя зарекомендовала. По данным Хабаровского и Красноярского локомотивных депо, куда поступили первые электровозы ЭП1, за первые полгода эксплуатации не было ни единой остановки в пути следования по вине микропроцессорной аппаратуры. По данным того же Красноярского локомотивного депо режим рекуперации на ЭП1 дает до 30% экономии электроэнергии. Эффект применения новых технологий виден уже через полгода эксплуатации:

Аппаратура не требует подстроек – снижение простоев и эксплуатационных расходов;
Устойчивая рекуперация во всех режимах – экономия электроэнергии
и сокращение износа тормозных колодок.
Возможность диагностирования оборудования – быстрый поиск
неисправностей. Недостатками системы являлись:
Громоздкость. Вид такой системы представлен на рисунке 1.1.
Высокая стоимость. В производстве такой системы использовались
платы фирмы Octagon Systems
Сложность ремонта из-за большого количества плат.

Блок автоматического управления

Блок автоматического управления выпрямительно-инверторными преобразователями электровозов переменного тока (БАУВИП) предназначен для управления тяговым электроприводом электровозов как в «ручном», так и в автоматическом режимах. Внешний вид блока автоматического управления представлен на рисунке 1.1

Рисунок 1.1 – Блок автоматического управления
При модернизации с электровозов снимаются блоки БУВИП-113, 133 и БАУ-002 с истекшим сроком службы (15 лет) и ставится один блок БАУВИП на каждую секцию, выполняющий те же функции. Он имеет существенно меньшие габариты, меньшее количество элементов и большую надежность, оснащен встроенными элементами диагностирования. БАУВИП от серийной МСУД отличается меньшим количеством элементов, отсутствием дисплейных модулей, за счет чего имеет существенно меньшую стоимость.

Факторы, образующие экономический эффект:

повышение стабильности и точности по фазе импульсов управления – экономия расхода электроэнергии на тягу и увеличение возврата электроэнергии в контактную сеть;
снижение затрат на обслуживание; снижение расходов на ремонт.

Состав блока автоматического управления:

Блок микропроцессорного контроллера БМК-036
Блок входных сигналов БВС-002
Блок формирователей БФ-043
Блок ввода-вывода БВВ-041
Блок аналого-цифрового преобразователя БАЦП-037
Два блока выходных усилителей БВУ-005
Блок питания БП-042
Блок теплового контроля БТК-004
Панель питания ПП-474

1.1.1 Описание съемных блоков системы управления

Съемный блок микропроцессорного контроллера БМК-036 предназначен для:

программного расчета и выдачи импульсов управления тиристорами выпрямительно-инверторным преобразователем и выпрямителем управляемым возбуждения в соответствии с алгоритмом управления;
выдачи сигналов управления устройствами.

Съемный блок формирователей БФ-043 предназначен для согласования уровней входных сигналов управления и информационных сигналов, подаваемых от электровозного оборудования, с уровнями сигналов, которые допускается подавать в съемный блок микроконтроллера БМК-036.

Съемный блок входных сигналов БВС-002 предназначен для синхронизации работы элементов МПСУ и системы фазового управления ВИПа и ВУВов с напряжением контактной сети.

Съемный блок импульсных выходных усилителей БВУ-005 предназначен для усиления импульсных сигналов управления тиристорами силовой выпрямительной установки, выдаваемых блоком микроконтроллера.

Блок теплового контроля БТК-004 предназначен для управления подогревом блока.

Блок питания БП-042 предназначен для формирования из бортовой сети питания постоянного напряжения +50 В электровоза стабилизированных напряжений, необходимых для питания аппаратуры.

Панель питания ПП-474 предназначена для выполнения привязки модернизированного блока управления выпрямительно-инверторными преобразователями (БАУВИП) к цепям питания и управления электровоза.
1.1.2 Основные технические характеристики

Номинальное напряжение питания переменного тока, В	220
Пределы изменения напряжения, В	198-242
Частота напряжения питания, Гц	50
Потребляемая мощность:
-для цепей контроля и управления, Вт	не более 50
-для подогрева при температуре окружающего воздуха, ниже – 40°С, Вт	не более 150
Режим работы	продолжительный
Охлаждение	естественное
Масса:
Блок в сборе, кг	32

1.2 Микропроцессорная система управления и диагностики (МСУД) электровозом ЭП1
Микропроцессорной системы управления и диагностики (МСУД) выполняет автоматическое управление электроприводом и электрическими аппаратами серийного электровоза ЭП1 в режимах тяги и торможения. При этом аппаратура МСУД обеспечивает: разгон электровоза до заданной скорости с заданной и автоматически поддерживаемой величиной тока якоря тяговых электродвигателей и последующее автоматическое поддержание заданной скорости, рекуперативное торможение до заданной скорости с последующим автоматическим поддержанием заданной скорости на спусках, автоматическое плавное торможение с учетом тормозных характеристик до полной остановки электровоза, защиту от буксования и юза колесных пар, автоматическую непрерывную диагностику состояния электрооборудования электровоза, стыковку микропроцессорных контроллеров с блоками АСУ безопасности, подключение микропроцессорных контроллеров к IBM PC совместимым персональным компьютерам для отладки рабочих программ и моделирования процесса управления. Требования к организации обмена, составу, кодированию информации и характеристикам электрических сигналов в магистральном канале соответствуют стандарту RS-485 (многоабонентской «токовой петле») Аппаратура микропроцессорной системы управления и диагностики электрооборудования электровоза построена на программных принципах обработки информации с использованием микропроцессорных контроллеров Micro PC. Внешний вид шкафа представлен на рисунке 1.2

Рисунок 1.2 – Внешний вид шкафа МСУД
Рисунок 1.3 – Схема микропроцессорной системы управления и диагностики
Схема и габаритные размеры микропроцессорной системы управления и диагностики (МСУД) представлена на рисунке 1.3
1.2.1 Состав аппаратуры МСУД

Состав аппаратуры МСУД электровоза ЭП1 приведен в таблице 1, электровоза ВЛ80ТК(СК) - в таблице 2.
Таблица 1

Аппаратура МСУД	Состав аппаратуры МСУД
Аппаратура МСУД	Шкаф	Блок индикации	Кабель
МСУД1.2	Шкаф МСУД1.2 – 4шт.	Блок БИ1.2 – 2шт. или Блок БИ1.5 – 2шт.	Кабель 41 – 1шт. Кабель 42 – 1шт.

Таблица 2

Аппаратура МСУД	Состав аппаратуры МСУД
Аппаратура МСУД	Шкаф	Блок индикации	Кабель
МСУД1.4	Шкаф МСУД1.4– 4шт.	Блок БИ1.4– 2шт. или Блок БИ1.6– 2шт.	Кабель 42 – 1шт.

1.2.2 Технические характеристики

Аппаратура микропроцессорной системы управления и диагностики электрооборудования электровоза построена на программных принципах обработки информации с использованием микропроцессорных контроллеров Micro PC.
Требования к организации обмена, составу, кодированию информации и характеристикам электрических сигналов в магистральном канале соответствуют стандарту RS-485 (многоабонентской «токовой петле»).
Скорость передачи информации по магистральному каналу -до 56 Кбит/с.
Разрядность центрального процессора - 32. Быстродействие - 800 тыс. оп/с.
Емкость оперативного запоминающего устройства - не менее I Мб
Емкость постоянного запоминающего устройства - не менее 512 Кб.
Количество внешних запросов прерываний - 4.
Количество входных аналоговых сигналов - 20. Разрядность интегрирующего аналого-цифрового преобразователя - 12. Уровень входных сигналов - от 0 до 10В.
Количество каналов ввода дискретных сигналов в контроллере МПК1 (МПК2) - 24; в контроллере ЦМК - 48. Уровень дискретных сигналов: логический 0 - от 0 до +1 В; логическая 1 - от +30 до +80 В.
Количество выходных дискретных сигналов - 36, в том числе в ЦМК - 12. Напряжение коммутации до +80 В, ток активной нагрузки до 1,5 А.
Количество выходных импульсных сигналов - 16. Амплитуда выходных импульсов не менее 20 В на нагрузке 68 Ом.
Количество каналов программируемых таймеров - 16. Выходной сигнал - импульс длительностью 40 - 100 мкс.
Последовательный интерфейс по стыку RS-232 в контроллере ЦМК - 5 каналов; в контроллерах МПК1, МПК2 по одному каналу.
Входное напряжение питания 50 В постоянного тока с пределами изменения от 35 до 70 В.
Вероятность безотказной работы МСУД в течение 4000 час. (200000 км пробега электровоза) не менее 0,99.
Ремонтопригодность МСУД обеспечивается наличием встроенных средств технического диагностирования, ЗИП и конструктивным исполнением, позволяющим оперативно осуществить замену отказавших съемных элементов исправными из состава ЗИП, а также проведение необходимого технического обслуживания.
Время готовности МСУД к работе с момента включения при температуре окружающего воздуха выше минус 35 °С не превышает 10 минут, при температуре окружающего воздуха ниже минус 35 °С не превышает 30 минут.
Аппаратура МСУД нормально функционирует при воздействии внешних климатических факторов:
- температура окружающей среды для аппаратуры, расположенной в кузове электровоза от минус 50 до + 60 °С, для блоков БИ1.2 - от минус 25 до + 60°С;
- скорость возрастания температуры окружающего воздуха при запуске электровоза в работу до 1 град/мин;
- скорость спада температуры окружающего воздуха после окончания работы электровоза до 2 град/мин;
- относительная влажность воздуха до 100 % при температуре 20 °С;
- возможность выпадения инея;
- тип атмосферы II по ГОСТ 15150-69;
- наличие пыли с концентрацией до 20 мг/куб. м;
- максимальная высота над уровнем моря до 1400м.

В части воздействия внешних механических факторов МСУД соответствует группе М25 по ГОСТ 17516.1-90Е:
- синусоидальная вибрация в диапазоне частот 0,5 - 100 Гц с максимальной амплитудой ускорений I § в любом из трех взаимно перпендикулярных направлений;
- одиночные удары в одном горизонтальном направлении с пиковым ударным ускорением 3g и длительностью ударного ускорения 2-20 мс.

1 2 3 4 5 6

	Курс лекций Ставрополь, 2015 содержание стр. Введение лекция Введение... Лекция 5: Приборы и приспособления для обнаружения и регистрации ионизирующих излучений		Основы журналистики содержание Введение в дисциплину
	Руководство пользователя Содержание Введение стр. 2		Введение 2 Ii. Содержание и динамика правоотношений купли-продажи автотранспортных средств 30
	Содержание введение 4 Защита населения от чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера. 93		Приказ №204 от 31. 12. 2014 г по мбдоу детский сад №29 «Солнышко» Содержание Введение
	Содержание введение 4 Теоретические и методологические основы управления конкурентоспособностью промышленных предприятий		Содержание введение История исследований вопросов безопасности и условий труда на предприятиях
	Содержание введение Описание предметной области дипломной работы по направлению исследования		Содержание введение 3 Традиционная методика развития двигательных способностей в силовых видах спорта. 8
	Содержание введение 4 Организация англией крестового похода на СССР (становление англо–германского союза) 10		Содержание введение Текстовые блоки H1, h6 p div address blockquote br hr pre listing, plaintext, xmp
	Содержание введение «Управление дебиторской и кредиторской задолженностью организации (на примере ООО «Рос-Таргет»)»		Сервис на транспорте содержание введение Современное состояние и перспективы развития транспортного обслуживания в турфирме «Томсктурист»
	Содержание введение 1 область применения 2 Приложение г акт приемки законченного строительством объекта газораспределительной системы		Содержание Паспорт Программы развития введение Организационно-педагогическая структура (сведения об обучающихся, режим работы школы)

Содержание введение

Похожие: