Мехатронная система обеспечения заданной скорости электровоза на различных участках пути

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