Экономическая целесообразность автоматической компенсации реактивной мощности промышленных сетей
Рассмотрение экономической целесообразности компенсации реактивной мощности промышленных сетей. Основные положения проектирования микропроцессорных устройств. Отладка и настройка аппаратных и программных средств контроллера реактивной мощности сетей.
Рубрика | Экономико-математическое моделирование |
Вид | дипломная работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 10.11.2017 |
Размер файла | 1,7 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Вывод 32
Вывод 31
Вывод 34
IOR
0
1
1
IOW
1
0
1
MEMR
0
1
0
MEMW
1
0
0
Сигнал IO/M равен логической 1, если осуществляется операция чтения данных из устройства ввода (IOR) или запись данных в устройство ввода (IOW). При выполнении операции чтения данных из памяти (MEMR) или записи данных в память (MEMW) сигнал IO/M равен логическому 0.
Сигналы RD и WR имеют активный уровень (логический 0), когда в системе выполняется операция, соответствующая назначению вывода.
Так как микропроцессор К1821ВМ85А совместим по архитектуре и системе команд с микропроцессором КР580ВМ80А используем ИС серии К580. К ним относятся такие микросхемы как КР580ИР82 (буферный регистр), КР580ВВ55А (программируемый параллельный интерфейс), КР580ВИ53 (трехканальный программируемый таймер), КР580ВВ51А (универсальный синхронно-асинхронный приёмопередатчик).
2.3.2 Память и логические элементы
Ниже приведены данные о выбранных микросхемах памяти и ИС логических элементов. Выбор микросхем был сделан исходя из функциональных требований и требований к энергопотреблению.
573РФ4 - репрограммируемое ПЗУ.
Схема К573РФ4 относится к серии репрограммируемых постоянных ЗУ с длительным сроком хранения информации при включённом и выключенном источнике питания, с электрической записью информации и стиранием информации ультрафиолетовым светом. Она выполнена по nМОП - технологии «с плавающим» затвором [7].
Условное графическое обозначение микросхемы К573РФ4 представлено на рисунке 2.3.2.1.
В таблице 2.3.2.1 приведена таблица истинности микросхемы К573РФ4.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.3.2.1 Условное графическое обозначение К573РФ4 ( Назначение выводов: 2, 3 - 10, 21, 23, 24, 25 - адресные входы; 11 - 13, 15 - 19 - входы ; - выходы данных; 20 - выбор микросхемы; 22 - разрешение по выходу; 27 - сигнал программирования 28 - напряжение питания; 1 - напряжение программирования; 14 - общий; 26 - свободный.)
Таблица 2.2.1.2 истинности микросхемы К573РФ4
CS |
CEO |
PR |
A0 - A12 |
UPR |
D0 - D7 |
Режим работы |
|
H |
X |
X |
X |
UCC |
Roff |
Хранение (невыбор) |
|
L |
L |
H |
A |
UCC |
Выходные данные в прямом коде |
Считывание |
|
L |
H |
H |
A |
UCC |
Roff |
Отключение выходов |
|
L |
H |
L |
A |
21,5 0,5B |
Входные данные в прямом коде |
Программирование |
|
L |
H |
H |
A |
21,5 0,5B |
Roff |
Запрет программирования |
|
H |
H |
L |
A |
21,5 0,5B |
Roff |
Запрет программирования |
Параметры микросхемы К573РФ4.
Информационная ёмкость 64 Кбит
Организация, слов разрядов 8192 8
Время выборки адреса не более 300 нс.
Время выборки разрешения не более 120 нс.
Время хранения информации:
при включённых источниках питания не менее 25000 ч.
при выключённых источниках питания не менее 100000 ч.
Напряжение питания UCC = 5В 5%
Напряжение программирования UPR = 5В 5%
Суммарная потребляемая мощность не более 420 мВт.
Диапазон температур - 45 … +70С
Выход три состояния
Совместимость по входу и выходу с ТТЛ схемами
Тип корпуса металлокерамический
КР537РУ10 - статическое ОЗУ.
Микросхема КР537РУ10 относится к группе асинхронных. Она имеет словарную организацию и допускает запись (считывание) информации восьмиразрядными словами. Входы и выходы совмещены, и поэтому соответствующие выводы микросхем обладают свойством двунаправленной проводимости. Записываемая и считываемая информация вводится в микросхему и выводится из неё по одним линиям, что определяет мультиплексный режим работы [8].
Рисунок 2.3.2.2 Условное графическое обозначение К537РУ10 ( Назначение выводов: 1-8, 19, 22, 23 - адресные входы; 9 - 11, 13 - 17 - входы - выходы данных; 18 - выбор микросхемы; 20 - разрешение по выходу; 21 - сигнал записи - считывания; 24 - напряжение питания; 12 - общий )
Другой особенностью этой микросхемы является наличие дополнительного сигнала управления СЕО состоянием выхода. Он может подаваться одновременно с сигналом выбора CS или с некоторой задержкой. Из таблицы 2.3.2.2. видно, что отсутствие разрешающего значения этого сигнала не позволяет вывести считываемую информацию. В этом случае выходы находятся в третьем состоянии. При наличии всех необходимых для считывания сигналов только в момент поступления разрешающего сигнала СЕО выходы переходят в функциональное состояние и спустя время tA(CEO) на них появляется информация.
Таблица 2.3.2.2 Таблица истинности микросхемы К537РУ10
CS |
CEO |
PR |
A0 - A12 |
UPR |
D0 - D7 |
Режим работы |
|
H |
X |
X |
X |
UCC |
Roff |
Хранение |
|
L |
X |
L |
A |
UCC |
L |
Запись 0 |
|
L |
X |
L |
A |
UCC |
H |
Запись 1 |
|
L |
L |
H |
A |
21,5 0,5B |
Данные в прямом коде |
Считывание |
|
L |
H |
H |
A |
21,5 0,5B |
Roff |
Запрет выхода |
Параметры микросхемы К537РУ10.
Информационная ёмкость 16384 бит
Организация 2048 слов 8 разрядов
Время выборки адреса не более 220 нс.
Напряжение питания UCC = 5В 5%
Потребляемая мощность:
в режиме обращения 370 мВт.
в режиме хранения:
при UCC = 5,25 В 5,25 мВт.
при UCC = 2 В 0,6 мВт.
Диапазон температур - 10 … +70С
Выход три состояния
Совместимость по входу и выходу с ТТЛ- и КМОП- схемами
Тип корпуса пластмассовый
К555ИД7 - двоичный дешифратор (К531, К555)
Микросхема К555ИД7 (условное графическое обозначение и назначение выводов представлено на рисунке 2.3.2.3.) обеспечивает преобразование 3 - разрядного двоично-десятичного числа в десятичное число от 0 до 7 на последовательности выходов дешифратора. Трёхвходовая первая ступень выполнена на шести инверторах, восьмивыходная вторая ступень - на восьми логических элементах И - НЕ. Выход дешифратора выбранного канала имеет низкий уровень, остальные выходы - высокий.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.3.2.3 Условное графическое обозначение К555ИД7 (: 1 - 3 - информационны выходы; 4 - 6 входы разрешения; 8 - общий; 7, 9 - 15 - выходы; 16 - Uп.)
Выводы Дешифратор имеет шину разрешения, поэтому ЛЭ И - НЕ второй ступени выполнены с четырьмя входами (один вход разрешения дополнительно к трём входам адреса канала). Шина разрешения дешифратора управляется 3 - разрядным числом в функции . Вход Е1 может быть использован в качестве входа выбора данного дешифратора, входы Е2, Е3 в качестве входов разрешения. Функционирование дешифратора разрешено при логической 1 на входе Е1 и логическом 0 на входах Е2, Е3. Такая организация шины разрешения обеспечивает возможность каскадирования дешифраторов и реализации различных вариантов управления и демультиплексирования одного канала на восемь.
К555ЛЕ4 - три логических элемента 3ИЛИ - НЕ (К155, К555, КМ555)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.3.2.8 Условное графическое обозначение К555ЛЕ4 Назначение выводов: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 11, 13 - входы; 8, 10, 12 - выходы; 7 - общий; 14 - Uп
К155ИД3 - дешифратор - мультиплексор 4 на 16.
Дешифратор К155ИД3 (условное графическое обозначение и назначение выводов представлено на рисунке 2.3.2.4.) выполняет две функции:
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.3.2.4 Условное графическое обозначение К155ИД3 (Назначение выводов: 20-23 - информационные входы; 18, 19 - стробирующие входы; 12 - общий; 1-11, 13-17 - выходы; 24 - Uп.)
Дешифрирование 4-разрядного двоичного кода. В этом случае выходы
А0 - А3 являются информационными входами, на которые подаётся 4 - разрядное двоичное закодированное число. Каждому из 16 возможных 4-разрядных двоичных чисел соответствует один из 16 выходов дешифратора. Кроме четырёх входов А0 - А3 устройство имеет ещё два входа S1 и S2, которые при выполнении устройством функции дешифрирования играют роль стробирующих входов. При этом на стробирующих входах должен быть низкий уровень. Если хотя бы на одном из стробирующих входов устанавливается высокий уровень напряжения, то на всех 16 выводах устройства будет высокий уровень напряжения независимо от того, какой код подан на входы А0 - А3.
Демультиплексирование. В этом случае входы А0 - А3 являются селектирующими входами. Соответствующий код на этих входах позволяет сигналу проходить от информационного входа к выбранному выходу. Роль информационного входа при выполнении функции демультиплексирования играет один из входов S1 или S2. Другой вход используется как стробирующий. На стробирующем входе должен быть низкий уровень напряжения, в противном случае сигнал с информационного входа будет блокирован и не сможет пройти на выход устройства.
К555ТЛ2 - шесть триггеров Шмитта с инвертором (К155, К555, КМ555)
Триггер Шмитта существенно отличается от других триггеров прежде всего тем, что он не выполняет функции хранения информации. Его характеристика передачи имеет гистерезис с двумя пороговыми значениями напряжений на входе, при которых происходят сбрасывание и отпускание триггера. Таким образом триггер Шмитта формирует прямоугольные импульсы из колебаний произвольной формы.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.3.2.5 Условное графическое обозначение К555ТЛ2 (Назначение выводов: 1,3,5,9,11,13 - входы; 2,4,6,8,10,12 - выходы; 7 - общий; 14 - Uп)
Основные параметры микросхемы:
Напряжение срабатывания 1,6 В.
Напряжение отпускания 0,8 В
Средняя задержка 15 нс.
Частота переключения 30 МГц
Потребляемая мощность 50 мВт.
Тип корпуса 201.14.1
К555ТМ2 - два D - триггера (К155, КМ155, К531, КМ555)
Микросхема К555ТМ2 (рисунок 2.3.2.6.) является универсальным D-триггером с однофазным приёмом информации и с независимой установкой в состояние низкого и высокого уровней.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.3.2.6 Условное графическое обозначение К555ТМ2 (Назначение выводов: 1,2,3,4,10,11,12,13 - входы; 5,6,8,9 - выходы; 7 - общий; 14 - Uп )
Логическая структура D-триггера содержит следующие элементы: основной асинхронный RS-триггер (Т3); вспомогательный синхронный RS-триггер записи высокого уровня в основной триггер (Т1); вспомогательный синхронный RS-триггер записи низкого уровня в основной триггер (Т2).
Запись информации в D-триггере происходит по фронту импульса синхронизации. С приходом фронта импульса синхронизации в момент времени t информация, поступающая на вход D, принимается во все вспомогательные триггеры Т1, Т2, но на выходе появляется с задержкой в момент времени t + 1: Q( t + 1) = D( t ). Таким образом D-триггер следит за изменением входной информации в момент прихода фронта импульса синхронизации.
Основные параметры микросхемы:
Средняя задержка 15 нс.
Частота переключения 30 МГц
Потребляемая мощность 40 мВт.
Тип корпуса 201.14.2
К555ЛП5 - четыре 2-входовых логических элемента исключающее ИЛИ (К155, КМ155, К531, К555, КМ555)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.3.2.7 Условное графическое обозначение К555ЛП5 (Назначение выводов: 1, 2, 4, 5, 9, 10, 12, 13 - входы; 3, 6, 8, 11 - выходы; 7 - общий; 14 - Uп )
2.3.3 Силовые элементы
Рассмотрим основные элементы выбранные мной для силовой части контроллера - компенсатора. К ним можно отнести тиристоры и тиристорные оптопары.
Тиристор ТС122 - 25 - 8.
Тиристор ТС122 - 25 - 8 кремниевый диффузионный p - n - p - n. Предназначен для применения в схемах автоматики и в цепях постоянного и переменного токов преобразователей электроэнергии. Выпускается в металлостеклянном корпусе с жёсткими силовыми выводами. Анодом является основание. Обозначение типономинала и полярности силовых выводов приводится на корпусе [9]. Масса не более 12 г.
Технические данные:
Импульсное напряжение в открытом состоянии при
Iос, и = 3,14 Iос, ср max , tи = 10 мс не более 1,75 В.
Пороговое напряжение не более 1,1 В.
Отпирающее постоянное напряжение управления при:
Uзс = 12 В, Тп = (2510) С, Iу, от = 0,06 А не более 3 В.
Неотпирающее постоянное напряжение управления при:
Uзс, и = 0,67 Uзс, и , Тп = 125 С, Rу = 10 Ом не менее 0,3 В.
Отпирающий постоянный ток управления при:
Uзс = 12 В, Тп = (2510) С не более 0,6 А.
Неотпирающий постоянный ток управления при:
Uзс, и = 0,67 Uзс, и , Тп = 125 С, Rу = 10 Ом не менее 2 мА.
Ток включения при Iу, пр, и = 0,18 А не более 0,13 А.
Ток удержания при Uзс = 12 В не более 0,08 А.
Время включения не более 10 мкс.
Предельные эксплуатационные данные:
Повторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии 800В.
Неповторяющееся импульсное напряжение в закрытом состоянии 900В.
Максимально допустимый средний ток в открытом состоянии 25 А.
Максимально допустимый действующий ток в открытом состоянии 39,2 А.
Ударный неповторяющийся ток в открытом состоянии 350 А. Минимально допустимый прямой импульсный ток управления 0,55 А.
Максимально допустимый прямой импульсный ток управления 2 А.
Оптопара тиристорная АОУ103В.
В тиристорных оптопарах в качестве приёмного элемента используется кремниевый фототиристор, который как и обычный тиристор, имеет четырёхслойную структуру p - n - p - n. Излучателем в данном устройстве служит арсенидогаллиевый диод.
Тиристорные оптопары наиболее целесообразно использовать для гальванической развязки логических цепей управления от высоковольтных цепей нагрузок большой мощности, для формирователей мощных импульсов, управления мощными тиристорами, в том числе симметричными, коммутирующими нагрузку в сети переменного тока, для устройства защиты вторичных источников питания [10].
Выпускаются в металлостеклянном корпусе. Масса не более 2 г.
Технические данные:
Входной ток срабатывания фоторезисторапри Uвых = 10 В. не более 10 мА.
Входной импульсный ток срабатывания при и =10 мкс. не более 40 мА.
Входное напряжение при Iвх = 10 мА. не более 2В.
Выходной ток при Uвых. max не более 100 мкА.
Выходное напряжение в открытом состоянии
фототиристора при Iвых = 100 мА. не более 2 В.
Выходной удерживающий ток при Uвых = 10 В. не более 10 мА.
Время включения при подаче Iвкл. и не более 15 мкс.
Предельные эксплуатационные данные:
Входной постоянный или средний ток 55 мА.
Входной импульсный ток при среднем токе не более 2мА. и = 10 мкс. 500мА
Входной максимальный ток помехи 0,5 мА
Входное максимальное напряжение помехи 0,5 В
Входной постоянный прямой ток:
Токр 50С 100мА.
Токр = 70С 20мА.
Выходное постоянное прямое напряжение на фототиристоре
в закрытом состоянии 200В
Выходное обратное постоянное напряжение 200В
2.4 Аппаратные средства контроллера
Контроллер - компенсатор реактивной мощности включает в себя следующие компоненты (рисунок 2.4.1.):
-плата контроллера;
-плата тиристорного управления;
-блок питания.
Рисунок 2.4.1 Структурная схема контроллера-компенсатора
2.4.1 Плата контроллера
Плата контроллера содержит следующие узлы (рис. 2.4.1.1.):
процессор на основе микропроцессора (МП) М1821ВМ85А (микросхемы D1, D2, D4, D6.2);
постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) К573РФ6 (D9);
оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) КР573РУ10 (D10);
два буферных регистра (МБР) КР589ИР12 (D14, D15);
параллельный интерфейс (ППИ) КР580ВВ55А (D11);
программируемый таймер (ПТ) прерываний и синхронизации КР580ВИ53 (D13);
последовательный интерфейс (УСАПП) КР580ВВ51А (D17);
схема связи с линией (ССЛ) RS-232C (D18, D19);
схема измерения (СИ) тока и напряжения (T1, D5, D7, D6.1, D12)
схема индикации и микропереключатели (D16, Q1, Q2);
Рисунок 2.4.1.2 Электрическая принципиальная схема контроллера - компенсатора
Принцип измерения величин тока, напряжения и угла между ними.
В контроллере-компенсаторе заложен оригинальный принцип измерения тока, напряжения сети и угла между ними.
Измерительная схема контроллера построена на триггерах Шмитта. Триггер Шмитта серии микросхем ТТЛ имеет порог срабатывания 1.7 В при входном сигнале до 5 В. При "пропускании" синусоиды напряжения через триггер получаются импульсы, ширина которых будет зависеть от амплитуды синусоиды. Чем больше амплитуда, тем шире импульсы и наоборот. Длина импульсов в контроллере измеряется с помощью программируемого таймера КР580ВИ53 на входы CLK которого с генератора постоянно подается частота 180 Кгц.
Импульсы измеряемых тока и напряжения с триггеров К555ТЛ2 разрешают счет счетчиков таймера. По окончанию импульсов тока и напряжения можно считать содержимое счетчиков. Их значения будут отражать величины измеряемых тока и напряжения (рисунок 2.4.1.3.) Чтобы измерить угол ФИ между током и напряжением в измерительной схеме используется третий счетчик таймера КР580ВИ53. Он фиксирует разность во времени между приходом импульсов тока и напряжения.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.4.1.3 Принцип измерения величин тока и напряжения.
Адреса и назначение программируемых БИС контроллера представлены в таблицах 2.4.1.1 - 2.4.1.7.
Таблица 2.4.1.1 Последовательный интерфейс К580ВВ51 (RS-232
4000H |
SARTD |
регистр данных |
|
4001H |
SARTC |
регистр состояния и управления |
Таблица 2.4.1.2 Таймер1 К580ВИ53
4800H |
ST1Z0 |
счетчик А импульса напряжения U |
|
4801H |
ST1Z1 |
счетчик В импульса тока I |
|
4802H |
ST1Z2 |
счетчик С импульса первой ступени |
|
4803H |
RUST1 |
регистр управляющего слова |
Таблица 2.4.1.3 Таймер2 К580ВИ53
5000H |
ST2Z0 |
запрос прерывания TRAP процессора |
|
5001H |
ST2Z1 |
синхронизация счетчиков A, B, C 180кГц |
|
5002H |
ST2Z2 |
синхронизация RS-232C 9.6 КГц |
|
5003H |
RUST2 |
регистр управляющего слова |
Таблица 2.4.1.4 Параллельный интерфейс К580ВВ55
5800H |
PRTA |
порт A |
|
PA3-PA0 коэффициент для расчета дискретности управления |
|||
PA7-PA4 коэффициент для расчета задания ФИ |
|||
5801H |
PRTB |
порт B |
|
PB3-PB0 коэффициент для расчета нечувствительности |
|||
PB4 режим отладки |
|||
PB5 порядок включения коммутаторов |
|||
PB6 передача видеобуфера |
|||
PB7 знак задания ФИ |
|||
5802H |
PRTC |
порт C |
|
PC3-PC0 на дешифратор индикаторов |
|||
PC4 разрешение дешифратора |
|||
5803H |
RUSP |
регистр управляющего слова |
Таблица 2.4.1.5 Буферные регистры К589ИР12
6000H |
MBR1 |
младшие разряды |
|
67FFH |
MBRD |
слово целиком |
|
6800H |
MBR2 |
старшие разряды |
Таблица 2.4.1.6 Прерывания контроллера
Источник запроса прерывания |
вход МП |
начальный адрес подпрограммы |
|
Начальный сброс |
RESET |
0000 H |
|
Логика D8.1 |
TRAP |
0024 H |
|
ПТ D13 счетчик 0 |
RST 7.5 |
003C H |
Таблица 2.4.1.7 Выходные порты контроллера
Обозначение |
Микросхема |
Разряд |
разъем |
куда |
|
D14 |
К589ИР12 |
Q0 |
ХР3: 1 |
||
Q1 |
ХР3: 2 |
на плату |
|||
МБР1 |
Q2 |
ХР3: 3 |
тиристорного |
||
Q3 |
ХР3: 4 |
управления |
|||
Q4 |
ХР3: 5 |
||||
Q5 |
ХР3: 6 |
(младшие |
|||
Q6 |
ХР3: 7 |
разряды) |
|||
Q7 |
ХР3: 8 |
||||
D13 |
К589ИР12 |
Q0 |
ХР2: 9 |
||
Q1 |
ХР2: 10 |
на плату |
|||
МБР2 |
Q2 |
ХР2: 11 |
тиристорного |
||
Q3 |
ХР2: 12 |
управления |
|||
Q4 |
ХР2: 13 |
||||
Q5 |
ХР2: 14 |
(старшие |
|||
Q6 |
ХР2: 15 |
разряды) |
|||
Q7 |
ХР2: 16 |
2.4.2 Плата тиристорного управления
Плата тиристорного управления предназначена для бесконтактного управления магнитными пускателями, которые в свою очередь подключают к электрической сети конденсаторы. Используемые в схеме оптронные тиристоры обеспечивают гальваническую развязку платы контроллера от цепей питания катушек пускателей. Мощные тиристоры в оконечном каскаде платы могут работать на любые пускатели с напряжением ~220 или ~380 В. Принципиальная электрическая схема и схема расположения элементов платы тиристорного управления представлены на рисунках 2.4.2.1 и 2.4.2.2.
Рисунок 2.4.2.1 Принципиальная электрическая схема платы тиристорного управления
Рисунок 2.4.2.2 Схема расположения элементов на плате тиристорного управления
2.4.3 Блок питания
Рассмотрены два варианта блока питания для контроллера компенсатора.
Первый вариант традиционный. Блок питания устройства управления вырабатывает необходимое для работы устройства напряжение +5V. Блок питания трансформаторный. Выпрямитель +5Vвыполнен на диодах по мостовой схеме. Стабилизатор напряжения 5V выполнен на микросхемном стабилизаторе К142ЕН5А с внешним регулирующим транзистором. Канал +5V обеспечивает ток 2А без перегрева элементов. Принципиальная электрическая схема данного блока питания представлена на рисунке 2.4.3.1.
Рисунок 2.4.2.1 Принципиальная электрическая схема блока питания
Второй вариант - блок питания фирмы Computer Products NFS50 обеспечивающий выходные напряжения +5V, +12V и -12V при токе 2А.
2.4.4 Подключение контроллера - компенсатора
Схема межплатных соединений и подключение контроллера - компенсатора к электрической сети предприятия приведены на рисунках
2.5 Алгоритмы контроля и управления
2.5.1 Измерение тока, напряжения и угла
В настоящем описании принято обозначение длины импульса напряжения через А и длины импульса тока через В. Разность во времени между приходом импульсов тока и напряжения обозначена через С.
При угле = 0 синусоида линейного напряжения UAB опережает амплитуду тока IA на угол 30 (рисунок 2.5.1.1.)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.5.1.1 Диаграмма тока и напряжения в электрической сети при угле = 0
И измеряемые импульсы должны иметь вид, приведённый выше. Однако рассмотрим все возможные и невозможные комбинации измеряемых сигналов А и В и определим, какой сигнал С получится на выходе измерительной схемы.
Проанализируем ситуации:
Ситуация 1: вполне реальная при индуктивной нагрузке и незначительном токе (рисунок 2.5.1.2.)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.5.1.2 Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 1
Ситуация 2: предполагает значительную индуктивную нагрузку > 60, чего в промышленных сетях не бывает (рисунок 2.5.1.3.)
Ситуация 3: предполагает значительную емкостную нагрузку > 30 в емкостном квадранте, чего не бывает (рисунок 2.5.1.4.)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.5.1.3 Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 2
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.5.1.4 Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 3
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.5.1.5 Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 4
Ситуация 4: ток упал ниже величины при которой его стоит регулировать - реальная ситуация (рисунок 2.5.1.5.)
Ситуация 5: ток есть, а напряжение отсутствует. Это ошибка измерения или неисправность (рисунок 2.5.1.6.)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.5.1.6 Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 5
Ситуация 6: ещё худший вариант ситуации 3 - не возможен (рисунок 2.5.1.7.)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.5.1.7 Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 6
Ситуация 7: вполне реальная ситуация, возможна при большом токе (рисунок 2.5.1.8.)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.5.1.8 Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 7
Таким образом, контроллер должен обрабатывать ситуации 1, 4, 7.
Ситуация 4 не требует вычисления угла для регулирования, да и он вообщем - то не возможен. Ток настолько мал, что регулировать ничего не надо.
Посмотрим как можно вычислить угол в ситуации 1 и 7.
Определим формулу, по которой контроллер будет вычислять угол .
Чтобы определить формулу для расчёта угла введём систему координат и за начало отсчёта примем начало положительной полуволны UAB.
Если не учитывать гистерезис триггера Шмитта, то для ситуации 1 (рисунок 2.5.1.9.)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.5.1.9 Диаграмма тока и напряжения для ситуации 1 без учёта гистерезиса триггера Шмитта
где tu max - время пикового значения UAB ;
tI max - время пикового значения IAB ;
30 - смещение между контролируемыми линейным напряжением и
фазовым током.
С учётом того, что в относительной системе координат
Где: А - время нарастания синусоиды напряжения от нуля до порога выключения (или то же самое - время снижения синусоиды напряжения от порога выключения до нуля);
В - время нарастания синусоиды тока от нуля до порога выключения (или то же самое - время снижения синусоиды тока от порога выключения до нуля);
Получаем:
Для ситуации 7 (рисунок 2.5.1.10.) :
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.5.1.10 Диаграмма тока и напряжения для ситуации 7 без учёта гистерезиса триггера Шмитта
Рассмотрим влияние гистерезиса триггера Шмитта (порог отпускания 0.9 В) в ситуации 1 (рисунок 2.5.1.11.)
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.5.1.11 Диаграмма тока и напряжения для ситуации 1 с учётом гистерезиса триггера Шмитта
Где: А - время нарастания синусоиды напряжения от нуля до порога выключения;
В - время нарастания синусоиды тока от нуля до порога выключения;
f(A) - время гистерезиса по синусоиде напряжения, зависит от величины напряжения (длительности сигнала А);
f(B) - время гистерезиса по синусоиде тока, зависит от величины тока (длительности сигнала В).
Если учитывать влияние гистерезиса триггера Шмитта, то в рассмотренной нами формуле (3) значения tUmax и tImax будут высчитываться по формулам:
Из рисунка видно, что:
Отсюда получаем:
Для ситуации 7 (рисунок 2.5.1.12.) получаем аналогичные выражения.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.5.1.12 Диаграмма тока и напряжения для ситуации 7 с учётом гистерезиса триггера Шмитта
Путём моделирования была выявлена зависимость f(A), учитывающая влияние гистерезиса при вычислении угла . Эта табличная функция была введена в ПО контроллера. Ниже она представлена в таблице 2.5.1.1.
Таблица 2.5.1.1 Таблица для определения смещения измеряемых импульсов тока и напряжения по их длительности, вызванного гистерезисом триггера Шмитта
П/п |
Величина сигнала А или В, в дискретах |
Значение функции |
|
1 |
2 |
3 |
|
1 |
700 |
135 |
|
2 |
710 |
131 |
|
3 |
720 |
127 |
|
4 |
730 |
120 |
|
5 |
740 |
116 |
|
6 |
750 |
112 |
|
7 |
760 |
109 |
|
8 |
770 |
105 |
|
9 |
780 |
100 |
|
10 |
790 |
95 |
|
11 |
800 |
90 |
|
12 |
810 |
85 |
|
13 |
820 |
80 |
|
14 |
830 |
78 |
|
15 |
840 |
75 |
|
16 |
850 |
73 |
|
17 |
860 |
70 |
|
18 |
870 |
66 |
|
19 |
880 |
62 |
|
20 |
890 |
59 |
|
21 |
900 |
55 |
|
22 |
910 |
52 |
|
23 |
920 |
50 |
|
24 |
930 |
47 |
|
25 |
940 |
45 |
|
26 |
950 |
43 |
|
27 |
960 |
40 |
|
28 |
970 |
39 |
|
29 |
980 |
37 |
|
30 |
990 |
35 |
|
1 |
2 |
3 |
|
31 |
1000 |
34 |
|
32 |
1010 |
32 |
|
33 |
1020 |
30 |
|
34 |
1030 |
28 |
|
35 |
1040 |
27 |
|
36 |
1050 |
26 |
|
37 |
1060 |
25 |
|
38 |
1070 |
24 |
|
39 |
1080 |
22 |
|
40 |
1090 |
21 |
|
41 |
1100 |
20 |
|
42 |
1110 |
19 |
|
43 |
1120 |
18 |
|
44 |
1130 |
17 |
|
45 |
1140 |
16 |
|
46 |
1150 |
15 |
|
47 |
1160 |
14 |
|
48 |
1170 |
13 |
|
49 |
1180 |
12 |
|
50 |
1190 |
11 |
|
51 |
1200 |
10 |
|
52 |
1210 |
9 |
|
53 |
1220 |
8 |
|
54 |
1230 |
7 |
|
55 |
1240 |
6 |
|
56 |
1250 |
5 |
|
57 |
1260 |
5 |
|
58 |
1270 |
5 |
|
59 |
1280 |
5 |
|
60 |
1290 |
5 |
|
61 |
1300 |
5 |
Таким образом по трем импульсам А,В,С можно определить величины тока, напряжения и угол ФИ между ними.
Вычисление величины напряжения по длительности сигнала A.
Входные цепи контроллера - настраиваются так чтобы действующему значению напряжения 380 В (амплитудное значение
Umax = 2 U
соответствует код 1287.
После чего напряжение сети можно вычислить, используя табличную функцию, полученную в результате моделирования (таблица 2.5.1.2.)
Таблица 2.5.1.2 Таблица для вычисления напряжения сети по измеренному коду.
П/п |
Действующее значение напряжения, В |
Амплитудное значение напряжения, В |
Измеренный код |
|
1 |
350 |
495 |
1252 |
|
2 |
355 |
502 |
1258 |
|
3 |
360 |
509 |
1264 |
|
4 |
365 |
516 |
1270 |
|
5 |
370 |
523 |
1276 |
|
6 |
375 |
530 |
1282 |
|
7 |
380 |
537 |
1287 |
|
8 |
385 |
544 |
1293 |
|
9 |
390 |
552 |
1299 |
|
10 |
395 |
559 |
1305 |
|
11 |
400 |
566 |
1311 |
|
12 |
405 |
573 |
1317 |
|
13 |
410 |
580 |
1322 |
2.5.2 Принцип управления конденсаторной установкой
Компенсация реактивной мощности осуществляется путем подключения к сети конденсаторов.
Микропереключателями на контроллере устанавливаются заданное значение угла ФИ, его знак ("-" индуктивный квадрант, "+" емкостной квадрант), интервал дискретности управления в секундах, зона нечувствительности управления в градусах. С помощью потенциометра на контроллере устанавливается значение тока, при котором контроллер должен отключить все конденсаторы.
Контроллер вычисляет средние значения тока, напряжения и угла ФИ на интервале управления. При угле ФИ меньше заданного контроллер отключает один конденсатор. Если угол ФИ больше заданного, то вычисляется на сколько больше. Если эта величина меньше зоны нечувствительности, то ничего не происходит (управление не вырабатывается), а если больше - контроллер подключает один конденсатор. И так на каждом интервале управления. В результате через несколько интервалов получим угол ФИ в сети близкий к заданному (с учетом нечувствительности).
Если ток в сети снизился за нижний предел (обеденный перерыв, конец рабочего дня, выходной день и т.п.), то контроллер по одному отключает все конденсаторы от сети. Если напряжение сети больше предельного значения 380В+10% контроллер также последовательно отключает все конденсаторы.
Следующие рисунки поясняют алгоритм управления, реализуемый контроллером-компенсатором.
Управление по току
Таблица 2.5.1.3
Imin |
Imin + Нечувст |
||
800 |
820 |
ток |
|
Отключать |
Ничего |
регулировать |
|
емкости |
Не делать |
ФИ |
Управление по напряжению
Таблица 2.5.1.4
Umax-Нечувст |
Umax |
||
1330 |
1345 |
напряжение |
|
регулировать |
ничего |
отключать |
|
ФИ |
не делать |
емкости |
Управление по углу ФИ индуктивный квадрант - емкостной квадрант +
Таблица 2.5.1.5
ФИзад-Нечувст |
ФИзад |
||
угол ФИ |
|||
включать |
ничего |
отключать |
|
емкости |
не делать |
емкости |
2.6 Программное обеспечение контроллера
2.6.1 Структура программного обеспечения
ПО функционирует в реальном масштабе времени с прерываниями от сети (TRAP) и таймера (RST 7.5). Структура программного обеспечения представлена на рисунке 2.6.1.1. и включает следующие компоненты:
основная программа;
подпрограмма обработки прерывания TRAP;
подпрограмма обработки прерывания RST 7.5;
комплекс подпрограмм типа BIOS.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.6.1.1 Структурная схема рабочего программного обеспечения контроллера-компенсатора
2.6.1.1 Основная программа
Этот раздел ПО включает следующие части:
инициализация программируемых БИС и считывание микропереключателей;
основной цикл программы.
Инициализация программируемых БИС
Это часть программы отрабатывает сразу по включению контроллера до того как придет первый запрос немаскируемого прерывания TRAP. За это время выполняется:
установка стека;
очистка ОЗУ;
программирование параллельного интерфейса КР580ВВ55А, двух таймеров КР580ВИ53, последовательного интерфейса КР580ВВ51А;
считывается состояние микропереключателей на плате контроллера и определяются дискретность управления, заданное значение угла ФИ, зона нечувствительности;
разрешаются прерывания микропроцессора.
Основной цикл программы
В этом цикле находится программа пока не приходят запросы прерывания TRAP и RST 7.5. В цикле осуществляется передача видеобуфера контроллера через интерфейс RS-232C на ПЭВМ (если есть) и подсветка светодиодов.
2.6.1.2 Подпрограмма обработки прерывания TRAP
П/п отрабатывает с частотой 20 мс (50 Гц). Внутренний диспетчер прерываний следит за тем, чтобы отрабатывалось только 50-ое прерывание (величина DISKW). П/п выполняет следующие операции:
считывает содержимое счетчиков A, B, С таймера (длины импульсов напряжения, тока, первой ступени), после чего перепрограммирует таймер;
заполняет видеобуфер контроллера переменными, которые надо передать через RS-232C;
выводит 16 разрядное слово управления конденсаторами в буферные регистры КР589ИР12.
2.6.1.3 Подпрограмма обработки прерывания RST 7.5
П/п отрабатывает с частотой 1 с (1 Гц). П/п содержит внутренний диспетчер прерываний и две подпрограммы WRITE и CONTROL.
П/п WRITE выполняется при каждом прерывании RST 7.5 и производит перезапись считанных со счетчиков A,B,C значений в соответствующие скользящие массивы, длинной 128 слов каждый.
П/п CONTROL выполняется с частотой DISKU, задаваемой микропереключателями на плате, и реализует алгоритм управления компенсацией. П/п выполняет следующие операции:
вычисление средних значений A,B,C (напряжение, ток и первая ступень) на интервале управления;
распознание особых ситуаций, как то: напряжение в сети больше предельного 380В+10% и ток в сети меньше установленного;
вычисление угла ФИ между током и напряжением;
вычисление рассогласования между текущим значением ФИ и заданным;
управление конденсаторной батареей путем определения 16 разрядного слова управления конденсаторами;
индикация управления на светодиодах контроллера.
2.6.1.4 Комплекс подпрограмм типа BIOS
BIOS контроллера включает часто используемые в ПО подпрограммы:
Y88B умножение целых двоичных чисел без знака формата8*8=16;
Y24A умножение целых двоичных чисел без знака формата16*8=24;
Y32A умножение целых двоичных чисел без знака формата16*16=32;
DOPB преобразование кода числа в регистровой паре ВС в доп. код;
DOPD преобразование кода числа в регистровой паре DE в доп. код;
DOPH преобразование кода числа в регистровой паре HL в доп. код;
D32A деление целых двоичных чисел без знака формата 32:16=(16,16);
SLOW пересылка слова MEM(DE)<-- MEM(HL);
USTB не используется; DEBI преобразование двоично-десятичного числа в двоичное; RSB вывод байта через интерфейс RS-232C;
MASS перепись массива по новому адресу;
SRED вычисление среднего значения массива слов;
D16 деление целых двоичных чисел без знака формата16:8=(8,8);
FUNC вычисление табличной функции;
GRAN введение аргумента в границы;
COD перекодировка кода для вывода на индикаторы.
2.6.2 Распределение адресного пространства
Программное обеспечение контроллера (ПО) физически расположено в микросхеме типа К573РФ4 объемом 8 Кбайт. При работе используется ОЗУ К537РУ10 2 Кбайта.
Таблица 2.6.2.1 Распределение адресного пространства ПЗУ (8 Кбайт)
0000H |
область векторов прерываний |
||
JMP п/п BIOS |
|||
область констант |
|||
BIOS |
|||
BEGIN |
п |
инициализация программируемых БИС, |
|
р |
считывание состояния микропереключателей |
||
о |
|||
BASE |
г |
цикл основной программы, |
|
р |
прерываемый запросами TRAP и RST 7.5 |
||
а |
|||
TRAP |
м |
подпрограмма обработки прерывания TRAP |
|
м |
|||
RST75 |
а |
подпрограмма обработки прерывания RST 7.5 |
|
1FFFH |
Таблица 2.6.2.2 ОЗУ (2 Кбайта)
7800H |
BUFBIOS |
буфер BIOS |
20 байт |
|
VIDEO |
Видеобуфер |
10 слов |
||
BUFER |
буфер импульсов A,B,C |
3 слова |
||
----- |
Средние значения A,B,C |
3 слова |
||
APUS |
массив значений A |
128 слов |
||
BPUS |
массив значений B |
128 слов |
||
CPUS |
массив значений C |
128 слов |
||
----- |
Рабочие переменные |
------ |
||
----- |
Стек |
------ |
||
7FFFH |
Область векторов прерываний
Область векторов прерываний занимает адреса с 0000H по 0050H. По адресу 0000H, загружаемому в счетчик команд МП после сброса RESET, лежит команда перехода JMP к началу основной программы. В адресах 0024Н, 003СН расположены команды перехода JMP к п/п обработки прерываний TRAP, (интервал 20 мс) и RST 7.5 (интервал 1 с).
Переходы к подпрограммам BIOS
Область переходов к подпрограммам BIOS содержит 18 команд JMP addr. Это упрощает обращение к BIOS из любого места программы и делает BIOS более автономным.
Константы
Область констант содержит таблицу поправок для расчета угла ФИ, а также некоторые константы, которые могут быть изменены при отладке контроллера.
Микросхема ОЗУ
При работе программ задействовано ОЗУ на микросхеме К537РУ10 объемом 2 Кбайта. Микросхема ОЗУ занимает адреса 7800H...7FFFH и используется как память данных. Содержимое ОЗУ представлено в таблице 2.6.2.2.
2.7 Отладка и настройка аппаратных и программных средств контроллера
2.7.1 Аппаратные средства
В лабораторных условиях можно провести проверку работоспособности устройства, используя схему приведённую ниже (рисунок 2.7.1.1.)
Здесь :
Т1 - автотрансформатор регулируемый;
Т2 - трансформатор 220/380 V;
Т3 - трансформатор 220/380 V;
PV1 - вольтметр переменного тока, предел измерений 450 В;
PV2 - вольтметр переменного тока, предел измерений 45 В;
R1 - резистор переменный 50 К;
S1 - выключатель;
P1, P2 - магнитные пускатели 2 - 5 типоразмера;
Компьютер IBM - совместимый с кабелем RS - 232C.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.7.1.1 Схема стенда для проверки контроллера-компенсатора
Настоящие средства позволяют проверить работу контроллера - компенсатора:
с помощью автотрансформатора можно изменить величину напряжения;
с помощью переменного резистора моделируется величина тока в сети;
электромагнитные пускатели позволяют проверить выходные цепи устройства;
протокол работы устройства в виде основных параметров передаётся в компьютер по интерфейсу RS - 232C.
Убедиться в работоспособности контроллера можно по прохождению теста светодиодов, который отрабатывает при включении контроллера (см. рисунок 2.7.1.2.)
Рисунок 2.7.1.2 Порядок проверки светодиодов в начальном тесте
Настройка контроллера выполняется при помощи микропереключателей на плате (см. рисунок 2.7.1.3. )
При настройке минимального тока и напряжения 380 Вольт в сети используется сервисное программное обеспечение, "прошитое" в ПЗУ и подстроечные потенциометры на плате контроллера. Направление вращения потенциометров в зависимости от состояния светодиодов показано на рисунках 2.7.1.4. и 2.7.1.5.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.7.1.3 Состояние микропереключателей портов
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.7.1.4 Установка заданного минимального значения тока
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.7.1.5 Установка заданного значения напряжения
С помощью сервисного ПО можно измерить угол ФИ в электросети. Горящий светодиод соответствует определенному углу ФИ (см. рисунок 2.7.1.6.)
Рисунок 2.7.1.6 Определение угла ФИ с помощью настроечной программы
Порядок настройки может быть такой:
вставить сервисное ПЗУ с "прошитым" сдвигом ФИ=30 градусов;
настроить минимальный ток;
настроить напряжение 380 Вольт;
при отсутствии сигнала тока при измерении угла ФИ должен гореть 7-й светодиод (30 градусов).
Настройку контроллера можно (но совершенно не обязательно) проводить используя встроенный интерфейс RS232C c IBM совместимым компьютером. При этом обеспечивается постоянная передача следующей информации:
Таблица 2.7.1.1
ASRED |
BSRED |
CSRED |
ZADF |
FI |
DFI |
NECH |
ERRO |
|
Напряжение А |
Ток В |
время между А и В |
Задание ФИ |
угол ФИ |
Рассоглас. |
Нечувствите. |
номер ошибки |
Тогда полезно знать, что :
Угловые величины ZADF, FI, NECH представлены в десятых долях градуса (30 градусов - это 300 единиц)
Знак задания ФИ в емкостном квадранте положительный, в индуктивном квадранте - отрицательный.
Рассогласование ФИ = ФИзад - ФИтек (в программе DFI=ZADFI-FI)
Параметры BMIN=800, NECHB=20 задают интервал нечувствительности для минимального тока [800, 800 + 20]
Параметры AMAX=1345, NECHA=15 задают интервал нечувствительности для максимального тока [1345 - 15, 1345]
Для распознания перенапряжения принудительно устанавливаю FI=0 и DFI=0 (меточка OSOB в программе)
Если значение ASRED превысит значение BSRED (в дискретах ток больше напряжения) программа отработает отключение конденсаторов.
Таблица 2.7.1.2 Проверка настройки цепи измерения напряжения
Напряжение, В |
Число дискрет |
|
350 |
контрольная точка 1252 |
|
355 |
1258 |
|
360 |
1264 |
|
365 |
1270 |
|
370 |
1276 |
|
375 |
1282 |
|
380 |
Контрольная точка 1287 |
|
385 |
1293 |
|
390 |
1299 |
|
395 |
1305 |
|
400 |
1311 |
|
405 |
1317 |
|
410 |
Контрольная точка 1322 |
2.7.2 Технология разработки и отладки программ контроллера на IBM - совместимом компьютере
Программы контроллера были написаны и отлаживались на IBM - совместимом компьютере. Для набора программ на языке Ассемблер i8085 использовался обычный редактор текста для ОС MS DOS. В качестве кросс - средств использовались программы x8085.exe, link.exe и zsid.exe фирмы Microsoft, известные ещё по операционной системе CP/M.
Запись программы в микросхему ПЗУ производилась с помощью программатора КРОТ с соответствующим программным обеспечением.
x8085.exe
Транслятор исходного текста программы в объектный код. Если исходный файл носил имя work.i85, то в результате трансляции получаем файл work.obj.
link.exe
Компоновщик программы. В результате компоновки файла work.obj получаем загрузочный код программы work.tsk, привязанный к конкретным физическим адресам контроллера.
zsid.exe
Символический отладчик программ для микропроцессоров i8080, i8085, z80.
Отладчик позволяет:
выводить в шестнадцатиричном формате содержимое 192 ячеек памяти;
реассемблировать содержимое памяти;
выполнять программу начиная с заданного адреса;
выводить содержимое регистров и т.д.
Ниже представлен рисунок, поясняющий процесс подготовки и отладки программ.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.6.1.1 Алгоритм подготовки и отладки программ
2.7.3 Программные средства
Сервисная программа контроллера-компенсатора
Работе контроллера предшествует его настройка. Настройка предполагает приведение в соответствие измеряемых значений тока и напряжения цифровым кодам контроллера и осуществляется с помощью микросхемы с тестовой программой. Тестовая программа позволяет:
установить минимальное значения тока, при котором не будет регулирования угла ФИ, и компенсатор начнет последовательно отключать конденсаторы;
установить величину номинального напряжения сети (380 Вольт);
измерить текущее значение угла ФИ, с тем чтобы с достаточной точностью установить задание на регулирование.
Структура сервисного программного обеспечения представленная на рисунке 2.7.2.1. во многом напоминает структуру рабочего программного обеспечения (рис. 2.6.1.1.). Имеется основная программа, подпрограмма обработки прерывания TRAP, подпрограмма обработки прерывания RST7.5, комплекс подпрограмм типа BIOS. Однако в подпрограммах обработки прерывания отсутствуют диспетчеры прерывания. Подпрограмма обработки прерывания TRAP с периодичностью 20 мс решает задачи установки значений минимального тока и номинального напряжения. Подпрограмма обработки прерывания RST7.5 с периодичностью 1 с решает задачу измерения угла ФИ.
Программа NEW
Программа осуществляет прием информации по стыку RS-232C от контроллера-компенсатора и вывод ее на экран. Через установленный интервал времени контроллер передает, а программа принимает сообщение состоящее из 18 байт. Скорость передачи 9600 бод. Формат принимаемого байта: старт-бит, 8 бит данных, 2 стоп-бита.
Принятая информация интерпретируется следующим образом: 1-е слово из двух байт - это синхробайт 5555, затем - восемь двухбайтовых слов данных. Программа выводит на экран строку из восьми принятых слов данных, а по синхрослову переходит на новую строку и ожидает новой порции данных.
Программа написана на языке PASCAL под MS DOS. Основная программа NEW включает процедуру INIT инициализации стыка RS-232C и функцию PRIEM приема байта.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.7.3.1 Структурная схема сервисного программного обеспечения контроллера-компенсатора
2.7.4 Конструктив
Расположение контроллера - компенсатора в силовом электрошкафу накладывает определённые требования к его корпусу.
Корпус устройства изготовлен из оцинкованной жести. Раскрой листа приведён на рисунке ... Для подключения контроллера - компенсатора к магнитным пускателям и электрической сети используется 24 - х контактный клеммник.
Внутри корпуса на 6-ти шпильках одна над другой крепятся две платы - плата контроллера и плата тиристорного управления. Сбоку от этих плат размещён блок питания. Верхняя крышка контроллера на период настройки может быть снята. Тогда становится доступным разъём , панель с микросхемой ПЗУ и светодиодные индикаторы.
Рисунок 2.7.4.1 Внешний вид контроллера-компенсатора
На рисунке 2.7.4.2. изображено крепление плат устройства, на рисунке 2.7.4.3. развёртка корпуса для изготовления из жести.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Рисунок 2.7.4.2 Схема крепления плат устройства
Рисунок 2.7.4.3 Развёртка корпуса и экран платы тиристорного управления
Заключение
В настоящем дипломном проекте решена задача разработки микропроцессорного контроллера.
Контроллер предназначен для автоматической компенсации реактивной мощности нагрузок потребителей в сетях общего назначения напряжением 380 вольт частотой 50 Гц при работе в составе конденсаторной установки из 2 - 16 конденсаторов КМ-Ш-0.38 (или другого типа) по 27 - 50 кВАр каждый.
В общесистемном разделе дипломного проекта рассмотрены аспекты компенсации реактивной мощности промышленных электросетей. Проведён анализ известных устройств автоматической компенсации реактивной составляющей мощности. Показано, что они не способны обеспечить необходимого качества управления компенсацией. Поставлена задача разработки микропроцессорного контроллера - компенсатора реактивной мощности. Определены основные положения проектирования управляющих МП систем. В качестве основного средства проектирования устройства выбрана система автоматического проектирования PCAD.
В специальном разделе приводится техническое задание на разработку контроллера - компенсатора. Определены функции устройства и его структура. Выбрана и обоснована элементная база устройства. Основные критерии, по которым производился выбор - высокая надёжность и помехозащищённость.
Контроллер представляет собой микропроцессорную систему управления на базе микропроцессора Intel 8085A. Внутренняя частота синхронизации системы 2.5 МГц позволяет с высокой точностью отслеживать синусоиды тока и напряжения, вычислять их величины и угол сдвига ФИ. Измерительная часть схемы контроллера не содержит аналоговых элементов , что делает ее надежной и помехозащищенной, сводит настройку измерительных цепей к минимуму.
Устройство состоит из платы контроллера, платы тиристорного управления и блока питания, имеет внешний интерфейс для связи с компьютером IBM.
В разделе так же разработаны алгоритмы контроля и управления процессом компенсации. Программное обеспечение контроллера функционирует в реальном масштабе времени и состоит из основной программы, подпрограмм обработки прерываний TRAP, RST 7.5 и комплекса подпрограмм BIOS.
Для отладки аппаратных и программных средств контроллера разработан специальный лабораторный стенд и сервисное программное обеспечение. Приводится технология разработки программного обеспечения с использованием кросс - средств на IBM - совместимом компьютере. Описываются конструктивные особенности устройства.
В организационно- экономическом разделе проекта приводится экономическое обоснование целесообразности использования контроллера - компенсатора на промышленных предприятиях.
Раздел безопасности и экологичности посвящён рассмотрению условий труда и разработке мер по их улучшению.
Разработанный микропроцессорный контроллер - компенсатор реактивной мощности может найти применение на промышленных предприятиях.
Литература
Красик В.В. Автоматические устройства компенсации реактивной мощности в электросетях предприятий. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1983. - 136 с., ил.
Статичесие компенсаторы для регулирования реактивной мощности. Под ред. Р.М.Матура. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 254 с.
Гуртовцев А.Л., Гудыменко С.В. Программы для микропроцессоров: Справ. пособие.- Мн.: Высш. шк., 1989. - 352 с.
Каган Б.М., Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. - М.: Энергоатомиздат, 1987. - 304 с.
Титов М.А. и др. Изделия электронной техники. Микропроцессоры и однокристальные микроЭВМ: Справочник. - М.: Радио и связь, 1994. - 120с.: ил.
Коффрон Дж., Лонг В. Расширение микропроцессорных систем. - М.: Машиностроение, 1987. - 320 с.
Большие интегральные схемы запоминающих устройств: Справочник. Под ред. А.Ю.Гордонова и Ю.Н.Дьякова. - М.: Радио и связь, 1990. - 288с.: ил.
Лебедев О.Н. и др. Изделия электронной техники. Цифровые микросхемы. Микросхемы памяти. Микросхемы ЦАП и АЦП: Справочник. - М.: Радио и связь, 1994. - 248 с.: ил.
Замятин В.Я. и др. Мощные полупроводниковые приборы. Тиристоры: Справочник. - М.: Радио и связь, 1987. - 576 с.: ил.
Иванов В.И. Полупроводниковые оптоэлектронные приборы: Справочник. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 448с.: ил.
Сташин В. В. Проектирование цифровых устройств на однокристальных микроконтроллерах. - М., «Энергоатомиздат», 1990, 224 с.
Мини- и микро - ЭВМ в управлении промышленными объектами. - Л., «Машиностроение», 1984, 336 с., ил.
Электрические нагрузки промышленных предприятий. - Л., «Энергия», 1971, 264 с. Авт.: С. Д. Волобринский, Г. М. Каялов, П. Н. Клейн, Б. С. Мешель.
Железко Ю.С. Компенсация реактивной мощности в сложных электрических системах. - М.: Энергия, 1981. - 200 с.
Статические компенсаторы реактивной мощности в электрических системах: Пер. тематического сборника рабочей группы Исследовательского Коммитета №38 СИГРЭ. - М., «Энергоатомиздат», 1990, 174 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основные понятия, структура и свойства сетей Петри. Рассмотрение принципов анализа двудольных ориентированных графов. Проведение проверки корректности абстрактного сценария. Преимущества использования сетей Петри в моделировании и анализе бизнес систем.
презентация [98,6 K], добавлен 14.09.2011Использование эконометрических моделей в оценке цены на недвижимость. Методы искусственных нейронных сетей и влияние экзогенных переменных. Анализ чувствительности, который позволяет оценить влияние входных переменных на рыночную цену недвижимости.
практическая работа [1,0 M], добавлен 01.07.2011Анализ возможности применения нейронных сетей в оценке вероятности наступления банкротства предприятия в современных условиях хозяйствования. Проблема рисков в экономике. Финансовые коэффициенты, применяемые в российских методиках оценки банкротства.
курсовая работа [451,6 K], добавлен 14.08.2013Классификация видов экономической диагностики эффективности деятельности торговой организации. Компоненты методологии. Оценка качества планов материально-технического снабжения. Анализ уровня загрузки производственной мощности и динамики его изменений.
контрольная работа [549,1 K], добавлен 27.02.2013Реконструкция работы клетки на уровне регуляции экспрессии генов и построение генных сетей на основе анализа данных микрочиповых экспериментов. Выявление генов, изменивших уровень экспрессии (по раку молочной железы). Моделирование генной регуляции.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 24.09.2012Математические методы оптимизации дорожных сетей. Территориальная распределенность транспортных систем, делающая их идеальным объектом автоматизации проектирования посредством геоинформационных систем. Картины изохрон и изотэн, принцип построения.
статья [22,2 K], добавлен 16.12.2015Математические методы прогнозирования инновационных процессов в экономике, применяемых для построения интегральных моделей в экономической сфере. Метод стратегических сетей, разработанный М. Джексоном, М. Конигом, основанный на современной теории графов
статья [712,4 K], добавлен 07.08.2017Анализ средств, предназначенных для организации и осуществления перевозки людей и грузов с определенными целями. Характеристика моделирования прогнозирования потребностей для повышения эффективности работы транспорта. Структуризация и построение модели.
курсовая работа [102,6 K], добавлен 07.05.2011Базовые понятия искусственного нейрона: структура, активационные функции, классификация. Изучение преимуществ нейронных сетей, позволяющих эффективно строить нелинейные зависимости, более точно описывающие наборы данных, чем линейные методы статистики.
реферат [88,7 K], добавлен 17.05.2010Математический аппарат для моделирования динамических дискретных систем. Направление развития теории сетей Петри. Построение сети, в которой каждой позиции инцидентно не более одной ингибиторной дуги. Появление и устранение отказов оборудования.
реферат [116,2 K], добавлен 21.01.2015