Мехатронная система обеспечения заданной скорости электровоза на различных участках пути» Москва, 2008 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 1. Обзор существующих систем управления электровозом 1.1 Блок автоматического управления 1.2 Микропроцессорная система управления и диагностики (МСУД) электровозом ЭП2 Объект модернизации 2.1 Преобразователь выпрямительно-инверторный ВИП-2.2 Выпрямительная установка возбуждения ВУВ-118 2.3
Шунтирующие устройства ШУ-001, ШУ-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 80С3.7 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.
1.1 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