5

1. Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования “Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики”Кафедра “Электротехники и прецизионных электромеханических систем”Учебно-лабораторный комплекс: “Прецизионный приборный электропривод с полупроводниковыми преобразователямии компьютерным управлением”Докладчики: к.т.н., зав. каф. ЭТиПЭМС СПб ГУ ИТМО Томасов В.С., к.т.н., ассистент каф. ЭТиПЭМС СПб ГУ ИТМО Борисов П.А.

2. Актуальность проекта:.Модернизация и создание новых приборных и промышленных комплексов с улучшенными техническими характеристиками связаны с расширением областей применения систем электропривода с полупроводниковыми преобразователями..Студентам, будущим дипломированным специалистам по направлению 654500 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии», необходимо как хорошее владение математическим аппаратом и глубокими теоретическими знаниями по специальности, так и опыт экспериментальных исследований..Следует отметить, что за последние годы номенклатура как полупроводниковых преобразователей, так и систем электропривода на их базе значительно расширилась. Для полноценного обучения студентов крайне необходим комплекс лабораторных исследований современных систем электропривода.. 2

3. Цель проекта:.Создание лабораторного комплекса, удовлетворяющего требованиям к подготовке инженеров по специальностям 180100 «Электромеханика» и 140604 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» в рамках направления подготовки дипломированных специалистов 654500 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии».3

4. На кафедре “Электротехники и прецизионных электромеханических систем”Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптикиразработанУчебно-лабораторный комплекс: “Прецизионный приборный электропривод с полупроводниковыми преобразователямии компьютерным управлением”,в состав которого входят электромеханический блокс программно-аппаратной системоймикропроцессорного управления электропривода на базе современных DSP-микроконтроллеров ADMC-300 фирмы Analog Devices.4

5. Стенд учебно-лабораторного комплекса: “Прецизионный приборный электропривод с полупроводниковыми преобразователями и компьютерным управлением” 5

6. Структура системы регулируемого электроприводана базе двухзвенного преобразователя частоты с промежуточным звеном постоянного тока 6

7. Электромеханическийблок состоит из: • испытуемой машины (ИМ),в качестве которой в разработанном варианте используется коллекторный двигатель постоянного тока или может использоваться другой двигатель заданного типа; • нагрузочной машины (НМ) постоянного тока; • тахогенератора (ТГ); • цифрового датчика положения (ЦДП). ЦДП НМ ИМ ТГ 7

8. Комплекс микропроцессорного управления электроприводами с полупроводниковыми преобразователями энергии включает: • два модуля измерительно-управляющих контроллеров (ИУК); • два модуля сопряжения; • два модуля усилительно-преобразовательных устройств (УПУ); • блок питания силовой; • блок питания управления. Для управления НМ и ИМ используется отдельный (свой) набор модулей: модуль ИУК – модуль сопряжения – модуль УПУ. 8

9. Состав измерительно-управляющего контроллера: • высокопроизводительный 16-разрядный DSP-процессор; • 6-канальный цифровой блок широтно-импульсной модуляции (ШИМ) или ШИМ-генератор; • 5-канальный 16-разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП); • 12 двунаправленных портов ввода-вывода. Все составные части ИУК реализованы на базе специализированного DSP-микроконтроллера ADMC300 фирмы Analog Devices. 9

10. Микропроцессорная система управления (МПСУ) выполняет следующие функции: • реализация алгоритмов контуров подчиненной системы управления НМ и ИМ;- выработка сигналовуправлениясиловыми ключами и другими элементами УПУ;- ввод сигналов обратныхсвязей, поступающих с датчиков системы;- выполнение функций аварийной защиты электроприводов.10

11. Компьютерное управление Управляющий компьютер предназначендля ввода иредактированияпрограммы функционирования МПСУ, интерактивной отладкипрограммы в различных режимах, задания режимов работылабораторной установки, визуализации и обработки результатовэкспериментов. Связь ИУК с управляющим компьютером осуществляется черезCOM-порт компьютера в соответствии со стандартом RS-232. 11

12. Программная часть комплексасостоит из: • программы Power DSP Debugger,которая обеспечивает визуализацию на экране компьютера с использованием оконного интерфейса всех внутренних ресурсов ИУК, загрузку в контроллер программы функционирования и ее отладку в пошаговом режиме или в режиме реального времени; • набора программ, реализующих алгоритмы управления различными преобразовательными устройствами; • виртуального программного пульта управления лабораторной установкой. 12

13. 13

14. Виртуальный пульт позволяет: • задавать возможные режимы и параметры работы установки; • визуализироватьв графическом и численномвидеисследуемые параметры функционирования. • все получаемые результатыс помощьювиртуальногопульта могут быть сохранены в виде отдельных файловдлядальнейшей автоматизации подготовки отчетов об испытаниях. • использование виртуального пульта управления позволяет исключить использование разнообразных реальных дорогостоящих измерительныхприборовисократить время оформления результатов исследований. 14

15. 15

16. 16

17. Созданный программно-аппаратный комплекс микропроцессорного управления электроприводами с полупроводниковыми преобразователями энергии позволяет: · изучать структуры и принципы функционирования микропроцессорных систем управления;· создаватьи отлаживать в интерактивном режиме программное обеспечение, реализующее различные алгоритмы управления электроприводами НМ и ИМ;· осуществлятьсбор и компьютерную визуализацию данных лабораторного эксперимента;· организовывать виртуальные пульты управления лабораторной установкой.17

18. ЗАКЛЮЧЕНИЕСоздание учебно-лабораторного комплекса: “Прецизионный приборный электропривод с полупроводниковыми преобразователямии компьютерным управлением”с программно-аппаратной системой микропроцессорного управления электроприводами на современной элементной базе позволит внедрить и использовать в учебном процессе перспективную технологию на уровне мировых стандартов.Область применения:Результаты работ по данному проекту могут быть использованы как при подготовке дипломированных специалистов по направлению 654500, а также при создании прецизионных электроприводов устройств различного назначения (оптотехника, робототехника, полиграфия, станкостроение и т.д.). 18