Тепловоз типа ТЭ10М. Электрическое оборудование (2006 год) - часть 4

Общие принципы построения системы УСТА

Структура микропроцессорной системы автоматического регулирования (МП САР) и порядок ее работы во многом аналогичны действиям оператора — человека. Любая МП САР включает в себя четко выраженные как функционально, так и конструктивно три составные части (подсистемы): вычислительную, интерфейсную и подсистему электропитания.

Аппаратура микропроцессорных систем автоматического регулирования осуществляет ввод информации от датчиков

или командных устройств, логическую обработку этой информации в заданной последовательности и вывод полученных результатов для выполнения исполнительными устройствам и. Задач а, решаемая каждым конкретным устройством, определяется алгоритмом его работы — упорядоченной последовательностью действий с конечным числом операций, приводящей к получению определенного результата. Последовательность выполнения операций (программа работы) закладывается в

структуру электрической схемы и связи между программными и аппаратными средствами — электронными и электромеханическими элементами, входящими в состав системы.

Практика создания микропроцессорных автоматических систем подтвердила целесообразность их выполнения в виде специализированных модулей, проблемно и функционально ориентированных в рамках определенных задач, алгоритмов и функций. Под модулем в данном
случае понимается конструктивно законченное устройство, позволяющее самостоятельно или в совокупности с другими модулями решать вычислительные или управляющие задачи.

Характерной особенностью такого построения систем является то, что независимо от решаемых задач электрическая схема и набор функциональных модулей могут оставаться постоянными. Различие сводится к реализации заданных алгоритмов управления.

Система УСТА является классическим представителем микропроцессорных систем автоматического регулирования. Конструктивно система выполнена в виде имеющего модульную конструкцию блока регулирования (БР) и набора датчиков, количество которых зависит от варианта исполнения системы.

Вычислительная часть системы УСТА представляет собой модуль процессора ПР, в котором располагается микро-ЭВМ — кристалл большой или сверхбольшой интегральной микросхемы. Последняя содержит все логические элементы, необходимые для образования полноценной вычислительной системы. По своим возможностям и быстродействию эта мик-роЭВМ примерно соответствует известной ПЭВМ АТ 286, но не имеет (за ненадобностью) клавиатуры, дисковода, жесткого диска, видеосистемы и столь большого, как у ее стационарного прототипа, объема оперативной памяти. Она предназначена для обработки числовой информации о состоянии объекта регулирования и определения необходимых управляющих воздействий на объект и по своему функциональному назначению полностью аналогична мозгу человека — оператора.

Интерфейсная часть системы включает средства ввода аналоговых, дискретных и частотных сигналов, средства вывода дискретных и аналоговых управляющих сигналов. Она представлена пятыо модулями: модулем аналого-цифрового преобразователя АЦП, модулем ввода дискретных сигналов ГР, модулем выходных

ключевых, модулем управления широтно-импульсным модулятором Упр. ШИМ и модулем силовых ключей ШИМ. Предназначена для обеспечения связи вычислительной части системы с объектом регулирования. К интерфейсной части системы относятся также датчики, обеспечивающие первичное преобразование аналоговых сигналов, характеризующих режим работы дизель-генераторной установки тепловоза.

Она выполняет следующие основные функции:

— ввод в вычислительную часть аналоговых (непрерывных) гальванически развязанных сигналов (А/1, А/2, ... А/n), характеризующих значения параметров состояния объекта регулирования (таких, например, как ток, напряжение генератора, выход реек топливных насосов высокого давления дизеля и т.д.);

— ввод в вычислительную часть частотных сигналов, т.е. сигналов, характеризующих частоту повторения какого-либо процесса в объекте регулирования (F/1, F/2); эти сигналы чаще всего используются для определения угловых скоростей вращения различных механизмов объекта регулирования (например, частоты вращения коленчатого вала дизеля или колесной пары локомотива);

— ввод в вычислительную часть дискретных (релейных) гальванически развязанных сигналов (D/I, D/2, ... D/m), характеризующих состояние объекта регулирования; дискретные сигналы формируются по принципу «есть—нет» и используются для определения признака включения или невключения какого-либо устройства или аппарата;

— передача от вычислительного устройства к объекту регулирования гальванически развязанных аналоговых управляющих сигналов (А01, А02, ... АОn), используемых для плавного (непрерывного) управления объектом (например, для регулирования тока обмотки возбуждения генератора);

— передача от вычислительного устройства к объекту регулирования дискретных (релейных) управляющих сигналов (DO1, DO2, ... DOт), используемых для включения или отключения каких-либо аппаратов или механизмов (например, включение или отключение контакторов и реле электрической схемы объекта).

Подсистема электропитания предназначена для формирования напряжений питания, необходимых для работы всех составных частей МП САР. Эта подсистема обязательно присутствует в бортовых системах регулирования силовых установок транспортных средств, поскольку бортовые сети последних не приспособлены для питания подобных устройств, но она может отсутствовать в стационарных системах, питаемых от внешних источников питания.

Управляющей программой называется циклически замкнутая, непрерывно выполняемая вычислительной частью системы последовательность операций, обеспечивающих определенный порядок взаимодействия микропроцессорной системы регулирования с объектом регулирования.

Блок регулирования

Блок регулирования получает питание от бортовой сети тепловоза. Напряжение питания подается на внешний разъем ХР1 блока регулирования и в зависимости от типа тепловоза может составлять 75 В или 110 В.

Для питания датчиков и элементов схем блока регулирования системы УСТА модуль питания вырабатывает:

— стабилизированное напряжение постоянного тока +5 В, +15 В, -15 В;

— стабилизированное напряжение постоянного тока +15 В с нагрузочной способностью до 1 А;

— частотный сигнал типа «меандр» 40 кГц с амплитудой 12 В;

— переменное напряжение с амплитудой 5 В и частотой 1 кГц.

Блок регулирования производит обработку поступающих в него входных сигналов из схемы тепловоза и выдает управляющие воздействия согласно управляющей программе.

УСЛОВНОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ ИЗОБРАЖЕНИЙ ЭЛЕМЕНТОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ ТЕПЛОВОЗОВ

Рекомендуемая литература
Вилышич Б.И. Электрические схемы тепловозов типа ТЭ10М и ТЭ10У. — М.: Транспорт, 1994. — 145 с.

Патенте С.И. Электрические аппараты и схемы тягового подвижного состава железных дорог. — М.: Желдориздат, 2002. - 603 с.

Рудая К.М., Логинова Е.Ю. Тепловозы. Электрическое оборудование и схемы. Устройство и ремонт. — М.: Транспорт, 1991. - 303 с.

Тепловозы. Устройство и назначение: Учебник/Под. ред. О.Г. Куприенко. — М.: Маршрут, 2006. — 280 с. Устройство и ремонт тепловозов /Собении Л.А., Баколдин В.И., Зинченко О.В., Воробьев А.А. — М.: Академия, 2004. — 416 с.

содержание .. 2 3 4