Содержание и порядок проведения работы

Часть 1

Ознакомиться с устройствами обработки дискретных данных на примере микропроцессоров, микроконтроллеров и программируемых логических матриц Zilog, Atmel, Altera, Microchip.

• Ознакомиться с конструкцией и кратким техническим описанием контроллера, определить по схеме расположение и назначение элементов.

• Ознакомиться с технологией программирования контроллера.

• Подсоединить кабель последовательного канала связи с персональным компьютером (ПК) и включить питание ПК и контроллера. Загрузить среду программирования и вызвать файл примера программы по указанию преподавателя. Выполнить компиляцию программы и загрузку программы в память программ контроллера. Проверить работу контроллера по программе. Внести изменения в текст программы и компилировать программу. При обнаружении компилятором ошибок исправить их и повторить компиляцию. В случае успешной компиляции выполнить загрузку программы и проверить работу контроллера с измененной Вами версией программы. Добиться работы программы в соответствии с поставленной целью.

Примечание. Задание на загрузку файла программы и внесение изменений в тексты программ получить у преподавателя.

Часть 2

Исследовать системы бесперебойного электроснабжения ответственных потребителей на основе тиристорного автоматического переключателя сети.

• Ознакомиться с кратким техническим описанием и схемой электроустановки системы бесперебойного электроснабжения, включающего тиристорный автоматический переключатель сети, определить назначение и характеристики элементов.

• Выполнить программирование контроллера в соответствии с указанием преподавателя.

• Выполнить необходимые присоединения и получить разрешение преподавателя на включение электропитания установки.

• Включить питание и проверить работу контроллера, подключенного к датчикам и силовым элементам автоматического переключателя сети, путем изменения величин подводимых к датчикам напряжений, имитации перегрузок по токам и температуре тиристоров. Убедиться в правильном выполнении контроллера, возлагаемых на него функций по управлению силовыми модулями системы.

• Определить технические характеристики исследуемой системы в части функционирования по прямому назначению: чувствительность к изменениям входных сигналов по каждому каналу, скорость реакции на изменения входных сигналов по каждому каналу, время, необходимое системе на "отработку " сигналов управляющих воздействий.

Часть 3

Исследовать систему защиты промышленных электрических подстанций от токов короткого замыкания в цепях потребителей на основе тиристорного токоограничивающего устройства.

• Ознакомиться с кратким техническим описанием и схемой электроустановки, реализующей систему защиты группы потребителей распределительной секции ГРЩ при аварии (коротком замыкании) в одном из фидеров или непосредственно на потребителе. Защита осуществляется путем создания кратковременного искусственного короткого замыкания вблизи защищаемых распределительных шин, что неизбежно вызывает перераспределение тока от источника между двумя точками короткого замыкания: аварийной и искусственной. Это приводит к снижению величины тока в аварийном фидере и улучшению условий коммутации при разрыве цепи под током. Определить назначение и характеристики элементов схемы.

• Подготовить и загрузить программу функционирования контроллера в соответствии с заданием на выполнение защитных функций по указаниям преподавателя.

• Выполнить необходимые присоединения к датчикам и исполнительным устройствам и получить разрешение преподавателя на включение электропитания установки.

• Включить питание электроустановки и проверить работу контроллера в составе стенда путем целенаправленных воздействий на органы управления входными сигналами: создать короткое замыкание в одном из отходящих фидеров включением специального автоматического выключателя и убедиться в отключении защитного выключателя аварийного фидера в результате работы контроллера.

• По согласованию с преподавателем повторить эксперимент с включенной системой осциллографирования исследуемых процессов.

• Определить технические характеристики системы по результатам обработки полученных осциллограмм.

Лабораторная работа 2

Контроллер с аналоговыми и дискретными входами

и дискретными выходами в системах контроля параметров режимов энергообъектов

Цель работы: знакомство с конструкцией, составом и схемой контроллера; знакомство с технологией программирования контроллера; экспериментальная проверка функционирования контроллера в составе электроустановки и определение характеристик системы.

Общие сведения

Контроллеры с аналоговыми и дискретными входами и дискретными выходами могут использоваться в устройствах или системах, в которых информация о состоянии объекта контроля и управления может быть описана не только дискретными сигналами, но и сигналами в аналоговой форме. Источниками дискретных сигналов являются блок-контакты коммутационной аппаратуры. Источниками аналоговых сигналов могут быть первичные датчики температуры, давления, токов, напряжений, мощности и любых других физических параметров, конкретные значения которых могут быть востребованы в системе с большей точностью, чем знания о превышении или снижении контролируемого параметра за пределы "уставки". Типичными примерами устройств, использующих аналоговые сигналы, являются стрелочные приборы или индикаторы, анализаторы и входные преобразователи систем обработки данных.

В отличие от дискретных сигналов аналоговые сигналы могут принимать бесконечное множество значений в диапазоне от минимального до максимального предела изменений. Этот диапазон должен быть согласован со значениями допустимых напряжений на входах контроллера. Для этого используют промежуточные устройства согласования уровней (нормализаторы). Дальнейший путь прохождения входных аналоговых сигналов по системе предварительной обработки связан с коммутацией и аналого-цифровым преобразованием. Полученный в результате код, пропорциональный величине входного сигнала, в дальнейшем используется в соответствии с программой алгоритма работы контроллера. Например, теперь его можно сравнить с "уставкой", хранящейся в памяти контроллера в цифровом виде, которую можно изменять в процессе работы контроллера по программе или по командам от систем верхнего уровня.

Выходные сигналы контроллера используются в качестве управляющих для включения и отключения коммутационной аппаратуры (реле, контакторов), а также для светоиндикации или передачи данных в системы высокого уровня.

Простыми примерами использования подобных контроллеров являются контрольно-измерительные системы с программируемой пороговой сигнализацией по режимным параметрам энергообъектов. Более сложными являются системы защитной автоматики в электроустановках и на энергообъектах с вычислением значений режимных параметров и параметров качества электроэнергии на основании измеренных мгновенных значений токов и напряжений. В таких системах удается значительно сократить перечень и номенклатуру первичных преобразователей, но только за счет усложнения алгоритмов и повышения скорости обработки данных. Поэтому контроллеры, пригодные для использования в подобных системах, должны отвечать повышенным требованиям не только по составу и структуре встроенных устройств, но и по быстродействию, объему памяти программ и данных. Для связи с системами верхнего уровня предусматривается наличие средств обмена данными по последовательным каналам.

Контроллеры различаются как по количеству входных и выходных сигналов, так и по техническим характеристикам, связанным с уровнями напряжений и мощности входных и выходных сигналов, быстродействием, объемом памяти программ и данных, возможностью и удобством перепрограммирования, наличием или отсутствием индикаторов и пультов управления. В составе электроэнергетических систем контроллеры применяются, как правило, в сочетании с промежуточными преобразователями входных и выходных сигналов в зависимости от схемы конкретного объекта и технических характеристик контроллера.