- •Микропроцессорные системы судовой электроэнергетики
- •Введение
- •1.Элементная база микропроцессорных систем
- •1.1. Микропроцессоры
- •1.2.Микропроцессорные системы
- •1.3.Микроконтроллеры
- •2.Встроенные периферийные устройства микроконтроллеров
- •2.1.Порты ввода/вывода
- •2.2.Модуль скоростного ввода/вывода данных
- •2.3.Встроенные многоканальные шим-генераторы
- •2.4.Встроенный аналого-цифровой преобразователь
- •Последовательный порт обмена данными
- •Встроенный контроллер прерываний
- •Сервер периферийных транзакций
- •Основные функции и разнообразие микропроцессорных систем в электроэнергетике
- •Процесс создания микропроцессорных систем Основные этапы и критерии выбора технических решений
- •Выбор элементной базы
- •Выбор микроконтроллера
- •Разработка программного обеспечения
- •Последовательные интерфейсы передачи данных ИнтерфейсRs-232
- •ИнтерфейсRs-422
- •ИнтерфейсRs-485
- •ИнтерфейсCan
- •Устройства связи мпс с объектом контроля и управления
- •Устройства ввода данных
- •Устройства вывода
- •Отказоустойчивость микропроцессорных систем Основные принципы и мероприятия
- •Пример бортовой вычислительной системы
- •Примеры использования мпс в судовой электроэнергетике
- •Система управления судовыми дизелями
- •Системы управления судовыми электроэнергетическими системами
- •Интегрированная распределенная система управления ээс
- •Структура контроллера генераторного агрегата
- •Встраиваемый контроллер для автоматических выключателей
- •Микропроцессоры в системах и устройствах электропитания
- •Обеспечение бесперебойного питания систем управления
- •Встраиваемый контроллер для аккумуляторных батарей
- •Статические преобразователи в системах бесперебойного электропитания на основе мп
- •Управление статическим преобразователем
- •Микропроцессоры в системах управления электроприводами
- •Вторичные блоки питания с применением микроконтроллеров
- •Коррекция гармоник входного тока
- •Испытания микропроцессорных систем
- •Испытания микропроцессорных систем по прямому назначению
- •Испытания мпс в условиях реального качества электроэнергии
- •Список литературы
- •197376, С.-Петербург, ул. Проф.Попова, 5
Интегрированная распределенная система управления ээс
Разработка систем управления корабельными ЭЭС и техническими средствами (ТС) нового поколения должна опираться:
на новую элементную базу (компьютеры, микроконтроллеры, оптоизолированные твердотельные реле, гальваноразвязанные измерительные преобразователи, современные силовые полупроводниковые структуры, светодиодные, жидкокристаллические и люминесцентные индикаторы и дисплеи);
на соответствующие алгоритмы и методы обработки и представления информации, включая измерения параметров, оценку состояний аппаратуры и диагностику систем;
на новые достижения в области структурных построений микропроцессорных систем с учетом интеграции и локализации функциональных узлов и подсистем, а также межмодульных связей (интерфейсов обмена данными).
Основными функциями корабельной или судовой системы управления электроэнергетикой являются:
Управление элементами ЭЭС и ТС в автоматическом режиме для обеспечения системных требований к качеству электроэнергии потребителей в нормальных и аварийных режимах работы ЭЭС.
Обеспечение возможности перехода с автоматического на автоматизированное или ручное управление по инициативе оператора в критических и аварийных ситуациях.
Обеспечение постоянного мониторинга состояний оборудования и процессов на постах контроля и пультах управления с отображением текущей информации и сохранением «истории» для последующего анализа аварий и диагностики.
При выполнении последней функции необходимо уметь:
постоянно отслеживать состояние оборудования с целью определения готовности к выполнению команд;
отслеживать выполнение каждой команды с контролем времени исполнения и оценки последствий с целью диагностирования аппаратуры, связей, программного обеспечения, а также выявления возможных сбоев и видов неисправностей;
выводить обобщенные (при нормальном функционировании) и/или конкретизированные сообщения и рекомендации оператору – в предаварийных и аварийных ситуациях, а также в процессе устранения неисправностей.
С учетом изложенного структура системы управления ЭЭС должна быть интегрированной распределенной с иерархической организацией, вариант которой приведен на рис. 35.
Узлы и функциональные устройства должны быть реализованы как самодостаточные автономные отказоустойчивые элементы системы, размещаемые по функциональному признаку с учетом оптимизации длины и помехозащищенности межмодульных связей.
Каждый автономный узел системы должен снабжаться коммуникационным модулем для связи с остальными (подчиненными, партнерами и старшими) элементами системы.
Физическое размещение аппаратуры в различных помещениях, щитах и пультах требует обеспечения надежной коммуникационной связью. В качестве вариантов для различных уровней могут быть рассмотрены интерфейсы: RS-232, RS-422/485, Ethernet, Manchester, CAN (сравнительный анализ приводится в разделе “Последовательные интерфейсы”).
Рассмотрим функции и алгоритмы работы конкретных элементов системы.
Контроллер генераторного агрегата (КГА) – должен решать задачи управления данным генераторным агрегатом (ГА), включая мониторинг режимных параметров и состояний подчиненной аппаратуры: САРН, САРЧ(М), функциональные защитные устройства (ФЗУ), систему подготовки и пуска приводного двигателя (дизеля, турбины и т. д.). Данные мониторинга передаются в системы верхнего уровня (ДАУ, ЦПУ) и на местный пульт управления.
Алгоритм работы КГА (укрупненные этапы рис.36)
Оценка готовности к пуску и ожидание команды.
Пуск агрегата с проверкой готовности к приему нагрузки.
Ожидание команды к включению на шины ГРЩ.
Включение на шины ГРЩ по алгоритмам одиночной или параллельной работы.
Прием (перераспределение) нагрузки.
Оценка режима работы с определением вероятности или факта перегрузки (недогрузки).
Выход на режим включения резерва мощности (или отключения второстепенных потребителей).
Системный контроллер станции (СКС) – должен решать задачи управления станцией через подчиненные КГА данной электростанции с учетом возможностей параллельной работы генераторов. СКК принимает данные о работе подчиненных контроллеров, обрабатывает их и передает в ЦПУ и систему архивации.
Алгоритм работы СКС (укрупненные этапы рис. 37)
Оценка состояний КГА, входящих в состав электростанции.
Выявление дефицита или переизбытка мощности с определением возможности обеспечения параллельной работы или отключения второстепенных потребителей.
Переход на новый режим работы (включение резерва или отключение потребителей).
Обеспечение перераспределения мощности и/или перевод нагрузки на другой ГА.
Общесистемный контроллер (ОСК) – решает задачи управления на уровне межстанционных взаимодействий и связей через подчиненные контроллеры, а также занимается сбором, архивацией и общесистемным анализом данных по обеспечению качества электроэнергии.
Так как объем данного учебного пособия весьма ограничен, рассмотрим структуру только одного, но одного из основных узлов системы – контроллера генераторного агрегата.