СИСТЕМА МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ УПРАВЛЕНИЯ, РЕГУЛИРОВАНИЯ И ДИАГНОСТИКИ ТЕПЛОВОЗА

Настоящая полезная модель относится к транспорту, в частности к автоматическим системам регулирования электропередачи тепловоза.
3
Из предшествующего уровня техники известно устройство регулирования возбуждения тягового генератора транспортного средства [А.с. (СССР) №874405, 28.10.1981, М. Кл. B60L 11/06], содержащее блок формирования сигнала обратной связи генератора, вход которого соединен с датчиком тока, установленным в силовой цепи генератора, а выход через усилитель и возбудитель - с обмоткой возбуждения генератора. Блок формирования обратной связи выполнен в виде генератора переменной частоты, а усилитель - в виде ждущего мультивибратора и силового ключа. В устройстве генератор переменной частоты содержит три соединенных по кольцевой схеме элемента НЕ, один из которых шунтирован двумя последовательно соединенными конденсаторами, общая точка соединения которых подключена через резистор к коллектору транзистора, включенного по схеме с общей базой, при этом база соединена через делитель с источником питания, а эмиттер через другой делитель - с датчиком тока.
3
Также известен способ регулирования напряжения тягового генератора тепловоза [А.с. (СССР) №925693, 07.05.1982, М. Кл. B60L 11/02], заключающийся в том, что задают частоту вращения дизеля, приводящего во вращение генератор, измеряют положение дозирующего органа топливоотдачи регулятора частоты вращения и нагрузки дизеля, соответствующее текущему значению скорости вращения его вала, измеряют напряжение тягового генератора, сравнивают его с величиной уставки и по величине рассогласования изменяют ток возбуждения генератора. С целью уменьшения расхода топлива при данной скорости вращения путем согласования свободной мощности дизеля и мощности, отбираемой тяговым генератором, задают положение дозирующего органа топливоотдачи регулятора пропорционально заданной скорости вращения, сравнивают его с измеренным положением, величину их рассогласования интегрируют по времени и принимают за величину уставки напряжения тягового генератора.
Общим недостатком этих устройств является аппаратурная сложность, отсутствие средств на повышение устойчивости и качества работы автоматической системы регулирования.
Известна также микропроцессорная система регулирования напряжения тягового генератора тепловоза [RU №2475379, 30.08.2011, B60L 15/20], содержащая дизель, соединенный с тяговым генератором с образованием дизель-генератора, возбудитель, соединенный жесткой связью с дизелем, датчик напряжения тягового генератора, датчик тока нагрузки тягового генератора, датчик скорости вращения дизель-генератора, датчик подачи топлива в дизель. Микропроцессорный контроллер включает в себя первое и второе задающее устройство, первое, второе и третье сравнивающие устройства, блок управления пневматическим тормозом, блок расчета режимов движения и отображения оперативной информации, блок интерфейса, причем микропроцессорный контроллер снабжен функциональным преобразователем, который своим входом соединен с выходом датчика скорости вращения вала дизель-генератора, а выходами соединен соответственно с первым входом третьего сравнивающего устройства и первым входом сумматора, интегратора, соединенного своим выходом со вторым входом сумматора, выход сумматора соединен с первым входом первого сравнивающего устройства, второй вход которого соединен с выходом множительного устройства.
Недостатком этой системы является то, что в ней фактически не изменяется способ автоматического регулирования, не корректируются статические и динамические характеристики системы регулирования в зависимости от изменяющихся возмущающих воздействий и, значит, не поддерживаются постоянными запасы устойчивости системы регулирования.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение заключается в улучшении эксплуатационных характеристик тепловоза вследствие обеспечения стабильности и предсказуемости регулирования основных параметров электропередачи, сокращении времени работы тепловозов на реостатной станции при проведении плановых и внеплановых работ по ремонту и профилактике за счет практически полного исключения необходимости настройки и регулировки в процессе эксплуатации, обеспечении условий труда обслуживающего персонала.
Данная задача решается за счет того, что система микропроцессорная управления, регулирования и диагностики тепловоза включает в себя микропроцессорный блок регулирования, состоящий из интерфейсной части, вычислительной части, а также подсистемы питания, и комплекта преобразователей для гальванической развязки и преобразования входных первичных сигналов разного уровня от измерительных датчиков, установленных на узлах и агрегатах объекта регулирования в пропорциональные токовые сигналы; в интерфейсную часть микропроцессорного блока регулирования входят устройства ввода аналоговых, дискретных и частотных информационных сигналов и устройства вывода аналоговых и дискретных управляющих сигналов. Микропроцессорный блок регулирования с соответствующим программным обеспечением предназначен для логической обработки по заданному программным обеспечением алгоритму поступающей информации о состоянии и режимах работы узлов и агрегатов объекта регулирования тепловоза в виде аналоговых, дискретных и частотных сигналов, а также для формирования и передачи соответствующих управляющих аналоговых и дискретных сигналов на органы управления объектов регулирования.
Технический результат, обеспечиваемый приведенной совокупностью признаков, заключается в повышении экономичности и в улучшении эксплуатационных характеристик тепловоза за счет использования автоматического регулирования параметров системы электропередачи тепловоза в зависимости от состояния и режимов работы узлов и агрегатов объекта регулирования тепловоза.
Устройство системы микропроцессорной управления, регулирования и диагностики тепловоза, а также ее функционирование поясняется чертежами: на фиг. 1. представлена структурная схема системы, на фиг. 2 - фото микропроцессорного блока регулирования системы.
Система включает микропроцессорный блок регулирования, состоящий из интерфейсной части 7, вычислительной части 8, а также подсистемы питания 12, и комплекта преобразователей 3 для гальванической развязки и преобразования входных первичных сигналов разного уровня от измерительных датчиков, установленных на узлах и агрегатах 1 объекта регулирования 2.
В интерфейсную часть блока регулирования входят устройства 4, 5, 6 ввода аналоговых, дискретных и частотных информационных сигналов соответственно, и устройства 9 и 10 вывода аналоговых и дискретных управляющих сигналов соответственно.
Вычислительная часть предназначена для логической обработки входных сигналов по заданному программным обеспечением алгоритму и формирования управляющих команд для органов управления 11 объекта регулирования.
Система микропроцессорная управления, регулирования и диагностики тепловоза работает следующим образом: информационные аналоговые, дискретные и частотные сигналы от узлов и агрегатов 1 объекта управления 2 тепловоза поступают на устройства ввода 4, 5, 6 аналоговых, дискретных и частотных сигналов соответственно, причем аналоговые сигналы предварительно проходят через преобразователи 3, которые обеспечивают гальваническую развязку и преобразование первичных сигналов напряжения разного уровня в пропорциональные токовые сигналы. Сигналы с интерфейсной части 7 поступают в вычислительную часть 8 системы, где происходит их логическая обработка в соответствии с заданным программным обеспечением алгоритмом. Там же происходит формирование управляющих команд, которые через устройства вывода 9 и 10 аналоговых и дискретных сигналов соответственно, входящих в интерфейсную часть, поступают на органы управления 11 объекта регулирования. Подсистема питания 12 предназначена для формирования напряжений питания, необходимых для работы всех составных частей системы, от бортовой электрической сети тепловоза.
Конструктивно система выполнена в модульном исполнении, что облегчает выполнение поиска неисправности и ремонта в случае выхода из строя во время эксплуатации.
В реализованной системе микропроцессорной управления, регулирования и диагностики тепловоза интерфейсная и вычислительная части конструктивно объединены в микропроцессорный блок регулирования, который представляет собой окрашенный металлический корпус с установленными внутри печатными платами из стеклотекстолита: платы микропроцессора, платы подсистемы питания, плат гальванических развязок и выходных ключей и др. Габаритные и установочные размеры микропроцессорного блока регулирования позволяют устанавливать его на различные типы тепловозов.
Программное обеспечение микропроцессорного блока регулирования системы имеет несколько модификаций, учитывающих конструктивные особенности различных типов тепловозов.
Преобразователь предназначен для гальванической развязки и преобразования первичного сигнала напряжения разного уровня в пропорциональный токовый сигнал значением от 0 до 5 мА.