CC BY
10
УД К 621.313.333:004
I МОДЕРНИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ АСИНХРОННЫЙ ДВУХДВИГАТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С I ПОМОЩЬЮ МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ
С.С. Исенов, Б.Б. Утегулов, М. Жанкуанышев, В.П. Марковский, Р.К. Раимбекова
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, г. Павлодар
Мащалада синхронды eKÍdeueameiibói элгктротехникальщ жуйешц микропроцессорлы цуралдармен модернизациями жолдары усынылады.
В статье предлагаются пути модернизации электротехнической системы асинхронной двухдвигательный электропривод с помощью микропроцессорных средств.
The article suggests ways of modernizing the electrotechnical system of asynchronous two-engine electric drive with the help of microprocessor-based means.
Интенсивное развитие производства, в условиях ускоренного научно-технического прогресса, предъявляет к электротехническим системам, в частности применительно к подъемно-транспортному и железнодорожному оборудованию, более высокие требования по модернизации, для решения данных задач необходимы современные, а следовательно, сложные системы электропривода, которые могли бы обеспечить необходимый результат. Наряду с этим электротехническая система должна обеспечивать ряд важных мер, как-то: надежность, быстродействие, быть простой в эксплуатации и безопасной в обслуживании, а также соответствовать требованиям, предъявляемым по охране окружающей среды.
Одной из возможных реализаций, при решении этой противоречивой задачи может удовлетворить система асинхронного электропривода с импульсным параметрическим регулированием в роторной цепи, которая нашла применение как у нас в Республике Казахстан, так и за границей.
Однако применить данную систему к двухдвигательному электроприводу проблемно, в связи с малыми теоретическими и экспериментальными исследованиями в данной области, также вообще не рассматривались вопросы регулирования, диагностики и защиты асинхронного двухдвигатель-ного электропривода с импульсным параметрическим регулированием в цепи ротора, с использованием микропроцессорных средств.
В виду выше изложенного актуальными являются работы, направленные как на модернизацию существующих [1], так и проектируемых систем двухдвигательного электропривода подъемно-транспортного4» железнодорожного оборудования с импульсным параметрическим регулированием в роторной цепи.
Современный этап автоматизации характеризуется внедрением микропроцессорной техники в системы управления и защиты электропривода [2]. Задача заключается в правильном использовании, органическом сочетании возможностей, даваемых микропроцессорной техникой со свойствами управляемых объектов. В качестве основы комплекса технических средств автоматизированной системы управления может выступать микропроцессорное (МП) устройство, как управляющая вычислительная машина, способная реализовать главные функции системы управления: воспринять и провести анализ информации о состоянии объекта управления, сопоставить полученную информацию с целями управления и сформировать по результатам этого сопоставления соответствующие управляющие воздействия. Однако наиболее эффективным средством в каждом случае, очевидно, будет то МП средство, архитектура которого соответствует классу решаемых задач и динамическим характеристикам объекта управления.
Разработка МП устройства автоматического диагностирования и защиты электротехнической системы асинхронного двухдвигательного электропривода заключается в обосновании и выборе элементной базы основных функциональных управляющих блоков, разработке структурной, функциональной и принципиальной схем устройства. Для выполнения поставленной задачи необходимо разработать архитектуру реализуемого устройства, которая позволила бы конкретизировать, что должно быть реализовано программным способом и дополнительными аппаратурными средствами [3], а также предусматривать возможное расширение функциональных возможностей устройства. Архитектура позво-
ляет спроектировать устройство обладающие характеристиками, которые могут обеспечить выполнение возложенных на нее функций при заданном качестве функционирования. Таким образом, разработка архитектуры устройства направлена на создание микропроцессорной универсальной системы, проблемная ориентация которой определяется организацией структуры и вычислительного процесса, адаптируемых к условиям решаемой задачи.
Основные требования, предъявляемые к управляющим МП средствам обработки информации, к которым относится и разрабатываемое устройство автоматического диагностирования и защиты электротехнической системы, условно может быть разделено, на четыре группы [4]:
1) тактико-технические требования - требования к условиям эксплуатации управляющих вычислительных машин, способам и средствам взаимодействия машины с системой, точности и времени решения задач (с учетом затрат времени на ввод, вывод и обмен информацией с внешней памятью, а также на контроль работы машины), информационной надежности и др.;
2) конструктивно-технологические требования - требования к габаритам и массе, принципам конструктивного оформления (обеспечение требуемых эргономических свойств и контролепригодности), средствам защиты от воздействия механических и климатических факторов, технологичности, характеризующейся степенью унификации, нормализации и стандартизации;
3) эксплуатационные требования - требования к пульту управления, способу взаимодействия оператора и управляющей вычислительной машины, удобству обслуживания, времени восстановления (поиск неисправностей, замена отказавших элементов, блоков и т. д.);
4) экономические требования - ограничения, накладываемые на стоимость управляющих вычислительных машин и затраты на ее эксплуатацию.
Основные функции которые должны выполнять микропроцессорные вычислительные устройства [2].
1. Генерирование в реальном масштабе времени кодов задающих воздействий, определяющих требуемый результат управления физическими
процессами.
2. Сбор и преобразование кодов сигналов обратной связи, снимаемых с выходов цифровых измерительных устройств системы автоматизированного управления (САУ).
3. Вычисление значений сигналов рассогласования заданных и измеренных значений управляемых величин.
4. Формирование кодов управляющих воздействий в соответствии с заданным алгоритмом управления.
5. Передачу кодов управляющих воздействий исполнительным устройствам САУ.
6. Реализацию алгоритмов блокировки и защиты элементов САУ от перегрузок и недопустимых комбинаций дискретных и непрерывных управляемых величин.
7. Обмен информацией с вышестоящей управляющей ЭВМ.
8. Накопление в реальном масштабе времени интегральных оценок качества управления, моделирование в реальном масштабе времени управляемых процессов в целях восстановления значений недоступных для измерения величин.
9. Реализацию алгоритмов ввода информации с органов управления САУ
10. Реализацию алгоритмов вывода и представления в удобном для пользователя виде информации с помощью средств индикации управляющего устройства.
Основные преимущества МП средств, заключаются в реализации достаточно больших объемов вычислительных операций, выполняемых в реальном масштабе времени, при относительно малых аппаратурных затратах, поэтому они являются перспективной элементной базой для модернизации управляющих устройств. Возможности изменения программы, реализуемой в микропроцессорном вычислительном устройстве, обеспечивают определенную гибкость управляющему устройству и в целом системе автоматического управления.
Основываясь на перечисленных выше существенных достоинствах МП средств при разработке и проектировании автоматизированного электропривода с микропроцессорным управлением в работе ставятся следующие задачи:
- построение импульсной (цифровой) модели электропривода, выбор и описание входных и выходных переменных;
- разработка структуры системы, определение критериев оптимальности управления, выбор законов регулирования, синтез системы и ее цифровое моделирование;
- техническая реализация системы на базе имеющихся средств и разработка недостающих периферийных устройств;
- разработка и исследование эффективных алгоритмов и программ, реализуемых на принятых средствах;
- экспериментальная проверка и наладка системы, устранение неисправностей.
Решение этих задач возможно при использовании современной микропроцессорной техники, что позволяет существенно повысить уровень автоматизации, надежность эксплуатации, быстродействие действующих электроприводов.
Вывод: данное направление характеризуется большой трудоемкостью, но все же оказывается весьма перспективным в связи с рядом достоинств МП устройств, которые заключаются в следующем [4]: во-первых, они имеют программное управление. Заменить программу несложно, а следовательно, оборудование с помощью МП средств легко и быстро можно переналадить. Во-вторых, МП устройства позволяют реализовать очень сложные алгоритмы управления, когда в процессе работы необходимо обучаться, подстраиваться, разбираться в сложных, заранее не предсказуемых ситуациях. В-третьих, множество МП средств достаточно просто объединяется в одну систему, что позволяет автоматизировать сложнейшие, многоэтапные, распределенные в пространстве и во времени производственные процессы, а также существенно повысить эффективность и быстродействие поставленных задач. В-четвертых, минимальные размеры, уни-. версальность и дешевизна МП устройств.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шрейдер Я.И Разработка двухдвигательного асинхронного электропривода с импульсным регулированием в цепи ротора: Автореф. дисс. канд. техн. наук. - М. : 1986 (МЭИ). - 20 с.
2. Файнштейн В.Г, Файнштейн Э.Г. Микропроцессорные системы управления тиристорными электроприводами. // Энергоатомиздат. - Москва, 1986-240 е.: ил.
3. Утегулов Б.Б., Шинтемиров A.M. Микропроцессорные средства определения и способы компенсации тока однофазного замыкания на землю в сетях 6- 10 КВ. Под ред. д.т.н., УтегуловаБ.Б. //Павлодар: Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, 2003.-172 с.
4. Морозевич А.Н., Николаев АВ. и др. Применение управляющих вычислительных машин: Учеб. пособие.-М.: Выш. Шк., 1988. -238 е.: ил.
