|
|
|
содержание .. 10 11 12 13 14 ..
6.8 Электровоз 2ЕЛ5. Микропроцессорная система управления и диагностики оборудованием
Микропроцессорная система управления и диагностики оборудования МСУД-Н электровоза 2ЕЛ5 предназначена для управления электрооборудовани-ем в режимах тяги и электрического (рекуперативного) торможения и контроля состояния этого электрооборудования с выдачей соответствующей информации на дисплей пульта машиниста. Структурная схема МСУД-Н одной секции электровоза показана на рисунке 16.
В состав МСУД-Н каждой секции входят:
два блока сопряжения БУ-224 (А81, А82), расположенные в противопо-ложных концах кузова;
Электровоз 2ЕЛ5. Цепи системы управления преобразователями ВИП, ВУВ и диагностики
Управление преобразователями осуществляется с помощью контроллера машиниста или автоматически (по программе) путем изменения угла открытия тиристоров ВИП U1, U2, а в режиме электрического торможения также и путем изменения угла открытия тиристоров ВУВ U3. Изменение угла открытия тири-сторов осуществляется программным способом при помощи микропроцессорного контроллера МПК, входящего в состав блока БУ-193 А55. Блок БУ-193 содержит два микропроцессорных контроллера МПК1 и МПК2, один из которых находится в холодной резерве и центральный микропро-цессорный контроллер ЦМК. ЦМК – центральный микроконтроллер, предназначен для диагностики обо-рудования электровоза, формирования информации для визуального контроля на экране блока индикации БИ и записи в ПЭВМ результатов обработки сигналов управления с блока регулирования. МПК1 (МПК2) – микроконтроллеры, предназначенные для регулирования скорости движения электровоза, тока якоря тяговых двигателей, угла запаса управления инвертором ВИП, защиты от боксования и юза, регулирования тока возбуждения в режиме электрического торможения, управления контакторами ос-лабления возбуждения и другими аппаратами РКА. Формирования информации для визуального контроля на экране блока индикации БИ. На рисунке 17 представлена функциональная схема системы автоматиче-ского управления и диагностики (САУ) в режиме тяги, на рисунке 18 -в режиме электрического торможения. Электровоз 2ЕЛ5 допускает работу одной отдельной секцией, в составе двух секций, а также по системе многих единиц: три или четыре секции. Поэтому МСУД каждой отдельной секции электровоза 2ЕЛ5 полностью ав-тономный. Все контролируемые параметры силовой схемы (токи, напряжения, углы коммутации) и движения (скорости вращения всех осей) заводятся на блоки управления БУ-193 в пределах «своей» секции и не передаются через межэлек-тровозные соединители традиционным способом. Блоки управления БУ-193 каж- дой секции, включенные в общую систему, являются ведомыми и работают в ре-жиме подчиненного регулирования ведущей секции. Ведущая секция выбирается автоматически при каждом запуске электрово-за. При включении тумблера «МСУД» на блоке S20 определяется первый, вклю-ченный по ходу электровоза блок БУ-193. Он и выполняет функции ведущего. В блоке управления БУ-193 ведущей секции программно реализуется двух-контурная система автоматического управления (САУ) в режиме тяги. Общий для всего электровоза контур регулирования скорости и индивидуальные для каждой секции контуры регулирования токов. При этом задание по току на все ведомые секции передаются от ведущей в цифровом коде по последовательному мультип-лексному каналу RS-485. В режиме электрического (рекуперативного торможения) программным способом реализуется трехконтурная система автоматического управления. Об-щим для всего электровоза, как и в режиме тяги, является контур регулирования скорости, формирующий задания для контуров регулирования токов якорей и то-ка возбуждения. Эти контуры являются индивидуальными для каждой секции, причем, на вторую, третью и четвертую секции (в случае работы электровоза по СМЕ) эти задания передаются в виде цифрового кода. Состояние оборудования любой секции электровоза отображается на экране блока индикации по запросу машиниста. Вся информация передается на головную секцию по последовательному каналу RS-485 и хранится в памяти блока индика-ции в течение всей поездки. Диагностическая информация переписывается в под-ключаемую к разъему XS2 ПЭВМ в конце рейса или по какому-либо нештатному событию. Работают эти схемы следующим образом. По заданию I3, V3 , получаемому от контроллера машиниста, реальному со-стоянию силовой схемы (контроль токов I1…I4 в тяге и токов якорей Iя1…Iя4, Iв в режиме рекуперативного торможения), получаемых от датчиков системы через панели резисторов R100 процессор БМК работающего микроконтроллера (МПК1 и МПК2) обеспечивает на каждом интервале повторения вычислений код управ-ляющего воздействия. Полученное значение этого кода в аппаратных формирова- телях блоков «захват / сравнение», входящих в состав ЧИПа микроконтроллера преобразуются в импульс, фаза которого соответствует требуемой для отпирания тиристоров ВИПов и ВУВа. Эти сигналы усиливаются в БВУ и поступают на ти-ристоры соответствующих плеч преобразователей (ВИПа и ВУВа). В результате, из приложенного к ВИПам и ВУВу напряжений (U2 и U3), снимаемых со вторич-ных обмоток тягового трансформатора Т5, формируются выпрямительные на-пряжения, поступающие на тяговые двигатели ТД. В режиме тяги реализована схема с последовательным возбуждением тяго-вых двигателей. Обмотки возбуждения и якоря ТД включены последовательно, поэтому при помощи датчиков тока (ДТ) контролируются общие токи этих цепей I1…I4 (в соответствии с рисунком 17).
Электровоз 2ЕЛ5. Авторегулирование в режиме тяги В режиме электрического (рекуперативного) торможения якоря тяговых двигателей подключаются к ВИПам и либо возвращают энергию в сеть, либо ра-ботают в режиме противовключения. Обмотки возбуждения в этом режиме пи-таются от ВУВа через устройства ШТ (шунтирующие тиристоры или тиристоры отпитки), обеспечивающие выравнивание токов якорей тяговых двигателей ТД между собой. В этом режиме при помощи датчиков тока ДТЯ контролируются токи якорей всех двигателей Iя1…Iя4, а при помощи датчика тока возбуждения ДТВ общий для всех 4 тяговых двигателей секции электровоза 2ЕЛ5 ток возбуж-дения Iв (в соответствии с рисунком 18).
В обоих режимах для защиты от боксования и юза, а также поддержания заданного значения контролируются скорости вращения всех 4 осей секции элек-тровоза n1…n4 при помощи импульсных датчиков (ДС). Сигналы от датчиков и задатчиков КМЭ в устройствах БАС приводятся к требуемому АЦП микроконтроллеров БМК уровню и поступают на соответст-вующие каналы. АЦП блоков БМК осуществляют преобразование сигналов, по-ступающих от контроллера машиниста КМЭ, панели резисторов R100, в качестве заданных и фактических значений токов якорей I1…I4 и тока возбуждения Iв, тя-говых двигателей в цифровые коды для дальнейшего использования программой микропроцессора. Преобразование осуществляется несколько раз в течение полу-периода напряжения в контактной сети (10 мс), а затем программным способом усредняется. Таким образом, цифровой код представляет собой среднее значение преобразуемой величины за этот интервал времени (интервал повторения вычис-лений). Сигналы от датчиков скоростей ДС n1…n4 через согласующие устройства, расположенные на устройстве БФ поступают на входы таймеров (Таймер) мик-роконтроллера БМК. Таймеры, так же, как АЦП являются принадлежностью ЧИПа микроконтроллера. В них осуществляется измерение, и подсчет во времени импульсов, поступающих от ДС, в результате этих операций определяется реаль-ность скорости всех осей электровоза в виде удобном для дальнейшего использо-вания программой процессора БМК. Устройство БВВ осуществляет ввод в БМК значений дискретных (релей-ных) сигналов цепей управления и релейно-контакторной аппаратуры (РКА) и усиливает сигналы, предназначенные для управления электрическими аппаратами (РКА) электровоза. Опрос входов (ввод сигналов от РКА) осуществляется в середине каждого интервала повторения вычислений (длительность интервала повторения вычис-лений определяется моментами переходов напряжения на входе ВИПов через нуль). Причем опрос производится несколько раз за один интервал повторения вычислений с целью отсеивания импульсных помех имеющих место в цепях управления. Время каждого опроса не превышает нескольких микросекунд. Сигналы от БВВ в микроконтроллер БМК и обратно поступают в соответст-вии с программой управления по последовательному каналу типа SPI. На рисунке 19 показана структурная схема одного из микроконтроллеров МПК с привязкой к оборудованию секции электровоза 2ЕЛ5. Поскольку схемы МПК1 и МПК2 одинаковые, ниже рассмотрен только один из них. Входы и выходы этих микроконтроллеров в блоке БУ-193 запарал-лелены и выведены на внешние разъемные соединители. МПК1, также, как и МПК2 содержит следующие устройства: Блок входных сигналов БВС-991, имеющий в своем составе формировате-ли сигналов:
Входы БФ-046 подключаются к датчикам угла коммутации ДУК (Uγ1… Uγ4) и импульсным датчикам частоты вращения ДПС-У (n1…n4). Для контроля температуры внутри корпуса блока БУ-193 на входы блока БФ-046 поступают сигналы от датчиков температуры, расположенных на плате блока микроконтрол-лера БМК-036. В качестве ДУК использованы датчики типа ДУК-4-01. Блок БАС-051 предназначен для согласования уровней сигналов от датчи-ков тока (I1…I4, Iв) и задатчиков (I3, V3) со входами аналого-цифрового преобра-зователя (АЦП), входящего в состав микроконтроллера блока БМК-036. Входы БАС-051 подключаются к датчикам тока I1…I4, Iв типа LT1000 фирмы ТВЕЛЕМ, а также резистивным задатчикам, расположенным на пультах машиниста и формирующим задания скорости (V3), тока (I3). Блок микропроцессорного контроллера БМК-036 содержит микроконтрол-лер М167-1 и схему привязки его к внешним относительно блока БМК-036 уст-ройствам. Логическая обработка и вычислительные операции реализуются про-граммным способом в процессоре микроконтроллера М167-1. На основании сиг-налов датчиков и задатчиков автоматизированной системы управления процессор микроконтроллера формирует и распределяет по плечам преобразователей U1…U3 управляющие импульсы α1…α10, αш1…αш4. Блок БМК-036 содержит также два датчика температуры, управляющие ка-налами включения элементов подогрева блока БУ-193 при низких температурах и цепей питания при достижении температуры окружающего воздуха допустимых пределов. Блок БМК-036 МПК1 связан с блоками БМК-036 МПК2 и ЦМК, а также блоками индикации посредством двух последовательных каналов связи типа RS- 485. С блоками ввода/вывода БВВ-041 блок БМК-036 связан посредством после-довательного канала связи типа SPI. Сформированные в БМК-036 сигналы (α1…α8 для ВИПов, α9 ,α10 для ВУВа) усиливаются в блоках выходных усилителей БВУ-997 (α1…α10), БВУ-996 (αш1… αш4). Блоки БВУ-997 и БВУ-996 содержит импульсные усилители с гальваниче-ской развязкой цепей выходных сигналов от цепей микроконтроллера и элементы согласования с внешними устройствами. Для задания режима работы и формирования сигналов управления контак-торами ослабления поля, песочницами, преобразователем частоты фаз вентилято-ров и панелью индикации пульта машиниста в состав МПК1(МПК2) входят блоки ввода/вывода дискретных сигналов (БВВ-041). Эти блоки обеспечивают стыковку БУ-193 с оборудованием электровоза, работающего с уровнем напряжения бортовой сети 50 В, и гальваническую раз-вязку цепей микроконтроллера от бортовой сети.
содержание .. 10 11 12 13 14 ..
|
|
|