Содержание и порядок проведения работы

1. Ознакомиться с конструкцией и схемой микроконтроллерного имитатора генераторного агрегата.

• Изучить краткое техническое описание аппаратной части.

• С разрешения преподавателя осторожно разобрать контроллер и извлечь модули. Сопоставить схему по техническому описанию и по расположению элементов на модулях. Аккуратно собрать контроллер.

• Ознакомиться с интерфейсом внешних подключений.

2. Ознакомиться с программой управления микроконтроллерным имитатором генераторного агрегата.

• В соответствии с интерфейсом внешних подключений выполнить присоединение к блоку питания и компьютеру.

• Изучить руководство по работе с программой управления.

• Включить компьютер, загрузить программу управления микроконтроллером.

• Убедиться в наличии связи между ИГА и ПК по реагированию на подачу команд через интерфейс программы управления.

3. Исследовать функциональные возможности микроконтроллерного имитатора генераторного агрегата.

• Определить выходные параметры ИГА при включении питания (параметры по умолчанию).

• Определить пределы и линейность регулирования выходных параметров имитатора ГА по амплитуде фазе и частоте.

4. Опробовать принцип программно-физического моделирования ЭЭС на основе имитаторов ГА.

• Собрать схему программно-физической модели ЭЭС на основе имитаторов ГА.

• Загрузить и освоить программу управления ПФМ ЭЭС.

• Убедиться в возможности управления имитаторами ГА.

• Выполнить задание преподавателя по управлению режимами работы ЭЭС.

5. В отчете привести возможные варианты и преимущества использования предлагаемой технологии.

Лабораторная работа 8 микроконтроллер в системах управления исполнительными механизмами с шаговыми электродвигателями

Цель работы: знакомство с конструкцией, составом и схемой контроллера в системе управления техническими средствами ЭЭС, содержащими исполнительные механизмы на основе шаговых электродвигателей; знакомство с технологией программирования микроконтроллера и отладки программного обеспечения системы управления; знакомство с принципами работы шаговых электродвигателей, знакомство с системой дистанционного управления на основе ПК.

Общие сведения

Некоторые виды исполнительных механизмов в системах электроэнергетики и других вспомогательных системах требуют очень точного управления позиционированием силовых рабочих органов, реализация которых по тем или иным причинам не может быть осуществлена с помощью силовых электронных элементов. В таких случаях используют шаговые электродвигатели, которые представляют собой малогабаритные электрические машины, способные осуществлять поворот ротора на фиксированное число угловых градусов, в зависимости от числа и соотношения пар полюсов статора и ротора. Перемещение ротора на заданный угол поворота осуществляется подачей необходимого числа импульсов в обмотки полюсов, а направление вращения задается одновременной подачей импульсов на пару соседних полюсов, т. е. смещением электрического поля вправо или влево от текущей позиции на одно дискретное положение (шаг) для каждого импульса управления. Как правило, исполнительные шаговые двигатели снабжаются редуктором, позволяющим существенно повысить точность позиционирования механизма за счет увеличения числа импульсов, необходимых на один полный оборот выходного вала механизма. Например, в данной лабораторной работе используется механизм, осуществляющий полный оборот за 200 импульсов.

Управление шаговым двигателем осуществляют с помощью специального электронного устройства, которое должно вырабатывать необходимое число импульсов требуемой полярности, а также сигнал необходимый для обеспечения заданного направления вращения. Устройство условно можно разделить на две части: силовую и слаботочную. Силовая часть представляет собой транзисторную схему, непосредственно передающую электроэнергию импульсов управления на обмотки электродвигателя. Слаботочная часть представляет собой электронную схему, формирующую эти импульсы в соответствии с заданием. Именно эта часть реализуется с помощью микроконтроллеров.

В дополнение к уже названной функции формирования импульсов микроконтроллер способен осуществлять связь с пультом управления или с управляющей системой верхнего уровня по последовательному каналу, выполнять преобразования и математическую обработку заданий, осуществлять контроль входных сигналов от датчиков положения исполнительного механизма, реализуя логику и алгоритм работы системы, включая функции защиты.