Введение

Цель и содержание работ. Целью лабораторных работ по дисциплине "Микропроцессорные устройства судовых электроэнергетических систем" является закрепление знаний, получаемых в процессе ее изучения, посредством исследований характеристик микропроцессорных устройств и систем на их основе в составе электроэнергетических установок постоянного и переменного тока лаборатории электроэнергетики кафедры электрификации и автоматизации судов.

Выполнение лабораторных работ способствует развитию навыков проведения экспериментов, обработки и анализа экспериментальных данных, сопоставления их с теоретическими данными, формулировки выводов как результатов выполнения конкретных лабораторных исследований, получению представления о желаемых и реально достижимых эксплуатационных характеристиках и типовых схемных решениях основных функциональных элементов и устройств микропроцессорных систем в электроэнергетике.

В составе лаборатории микропроцессорных систем электроэнергетики используются автоматизированные рабочие места на основе персональных компьютеров типа IBMPC, а также комплекты печатных плат, блоков питания, соединительных жгутов и программного обеспечения для работы с типичными образцами семейств микроконтроллеров ведущих фирм производителей:Intel(MCS-196),Atmel(AT-80c2051,AT-90),Altera(PLD),Siemens(MCS-167),AnalogDevices(ADSP-2080x),MicroChip(PIC16F877),TexasInstruments(DSPTMS-320c25).

Персональные компьютеры объединены в локальную сеть Ethernet, что способствует при выполнении лабораторных работ изучению и закреплению навыков в работе студентов с применением современных сетевых технологий. Каждое рабочее место обеспечивает возможность хранения, передачи и использования совместных ресурсов сети, способствует построению и эксплуатации класса иерархических распределенных систем управления для электроэнергетических объектов, а также класса автоматизированных систем сбора и обработки данных, предназначенных для автоматизации процессов настройки, наладки и испытаний электрооборудования.

Большинство указанных микроконтроллеров может быть использовано в различных лабораторных работах. Это подтверждает их универсальность и гибкость в применении. Кроме того, выполнение одной и той же лабораторной работы, но с применением различных микроконтроллеров позволяет более глубоко изучить решаемую задачу, а также понять различия и почувствовать особенности их использования. Это дает возможность организовать несколько учебных циклов: от ознакомительных до углубленного изучения особенностей архитектур микроконтроллеров.

Содержание каждой лабораторной работы включает:

1. Изучение конструкции, состава и схемы конкретного микропроцессорного устройства.

2. Изучение технических характеристик конкретного микропроцессорного устройства.

3. Знакомство с технологией программирования и настройки микропроцессорных устройств.

4. Изучение средств и способов связи микропроцессорных устройств с электроэнергетическими объектами и системами верхнего уровня.

5. Выполнение экспериментов на электроэнергетических установках.

6. Обработку и анализ данных, полученных в ходе выполнения экспериментов, а также осмысление результатов и формулировку выводов по проделанной работе.

В ходе лабораторных работ студенты знакомятся с методикой регистрации и обработки результатов экспериментов, используя средства вычислительной техники.

Порядок выполнения работ. В начале цикла лабораторных работ каждый студент должен пройти инструктаж по технике безопасности с учетом особенностей электрооборудования лаборатории. Лабораторные работы выполняются бригадой студентов, состоящей из 2 – 4 человек. В процессе предварительной подготовки к лабораторной работе студенты должны ознакомиться с теоретическим материалом курса, относящимся к задачам предстоящей работы. Перед выполнением работы преподаватель проводит инструктаж и контрольную проверку степени подготовленности бригады.

Лабораторные работы выполняются в два-три этапа.

Первый этаппосвящен подготовке и освоению микропроцессорной части систем. На данном этапе достаточно пользоваться техническими паспортами конкретных лабораторных стендов для изучения средств микропроцессорной техники и руководствами по использованию программного обеспечения.

Второй этаппосвящен натурным экспериментам на реальных объектах лаборатории электроэнергетики. На этом этапе необходимо дополнительно использовать технические описания соответствующих электроустановок, в которых приведена вся необходимая информация по выполнению технологических операций, назначению органов управления, техническим параметрам энергообъектов и средствам измерения. Следует учитывать, что данные электроустановки уже использовались в предыдущих специальных курсах ("СЭЭС" и "Настройка СЭО") и знакомы студентам, но теперь выступают в новом качестве – в качестве объектов приложения средств микропроцессорной техники, что должно наглядно демонстрировать свойства последних.

Третий этаппосвящен обработке результатов экспериментов. На этом этапе желательно и целесообразно всемерно использовать средства вычислительной техники, в том числе предоставляемые лабораторией.

Экспериментальная часть работ, связанная с необходимостью включения электроустановок, выполняется с разрешения преподавателя. По окончании натурных экспериментов все регулирующие органы должны быть приведены в исходное положение, а электроустановка обесточена.

Результаты, полученные в процессе работы и оформленные в виде протокола испытаний, подписываются у преподавателя.

Задание на следующую работу бригада получает по окончании выполнения предыдущей работы.

Требования к оформлению отчета и процедура защиты. Отчет оформляется на листах формата А4 каждым членом бригады индивидуально. Титульный лист должен содержать следующие сведения:

• наименование учебного заведения;

• название факультета;

• наименование работы;

• фамилию и инициалы преподавателя;

• номер группы, фамилию и инициалы студента;

• дату проведения работы.

В отчете должны быть отражены следующие материалы:

• цель работы;

• основные технические данные используемого оборудования, средств измерения и регистрации;

• структурная схема исследуемой установки;

• результаты исследований и расчетов, оформленные в виде таблиц и графиков;

• анализ результатов и выводы по работе.

Защита лабораторных работ производится только при наличии отчета, оформленного в соответствии с изложенными требованиями, и проводится в форме собеседования преподавателя и студента. В ходе защиты обсуждаются основные аспекты представленного материала, подтверждается умение студента самостоятельно выполнять указанные в отчете эксперименты, технически грамотно объяснять закономерности, лежащие в основах полученных характеристик.

Перечень объектов лаборатории электроэнергетики для проведения натурных экспериментов и осциллографирования:

1. Функциональные генераторы (программно-физическая модель СЭЭС).

2. Лабораторный стенд (№ 6 и 7) для исследований аварийных режимов ЭЭС (короткие замыкания и пусковые режимы).

3. Лабораторный стенд (ГРЩ) для исследований процессов синхронизации и параллельной работы генераторных агрегатов.

4. Лабораторные стенды (№ 3, 5, 9) для исследований систем автоматического регулирования.

5. Лабораторные стенды для настройки электрооборудования.