Механизм компенсации реактивной мощности

Устройства компенсации реактивной мощности. Проектирование микропроцессорных устройств. Разработка контроллера - компенсатора реактивной мощности. Алгоритмы контроля и управления, программное обеспечение контроллера. Технология электронных плат.

Рубрика Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Вид дипломная работа
Язык русский
Дата добавления 16.11.2017
Размер файла 362,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Измерение тока, напряжения и угла

В настоящем описании принято обозначение длины импульса напряжения через А и длины импульса тока через В. Разность во времени между приходом импульсов тока и напряжения обозначена через С.

При угле = 0 синусоида линейного напряжения UAB опережает амплитуду тока IA на угол 30 (рисунок 1.9.1.1.)

Измеряемые импульсы должны иметь вид, приведённый выше. Однако рассмотрим все возможные и невозможные комбинации измеряемых сигналов А и В и определим, какой сигнал С получится на выходе измерительной схемы.

Проанализируем ситуации:

Ситуация 1: вполне реальная; при индуктивной нагрузке и незначительном токе (рисунок 1.9.1.2.)

Рисунок 1.9.1.3. Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 2.

Ситуация 2: предполагает значительную индуктивную нагрузку > 60, чего в промышленных сетях не бывает (рисунок 1.9.1.3.)

Ситуация 3: предполагает значительную емкостную нагрузку > 30 в емкостном квадранте, чего не бывает (рисунок 1.9.1.4.)

Рисунок 1.9.1.4. Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 3

Ситуация 4: ток упал ниже величины при которой его стоит регулировать - реальная ситуация (рисунок 1.9.1.5.)

Рисунок 1.9.1.7. Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 6

Ситуация 5: ток есть, а напряжение отсутствует. Это ошибка измерения или неисправность (рисунок 1.9.1.6.)

Рисунок 1.9.1.5. Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации 4.

Таким образом контроллер должен обрабатывать ситуации 1, 4, 7.

Ситуация 4 не требует вычисления угла для регулирования, да и он в общем - то невозможен. Ток настолько мал, что регулировать ничего не надо.

Посмотрим как можно вычислить угол в ситуации 1 и 7.

Рисунок 1.9.1.8. Диаграмма сигналов А, В и С на выходе измерительной схемы в ситуации

Определим формулу, по которой контроллер будет вычислять угол .

Чтобы определить формулу для расчёта угла введём систему координат и за начало отсчёта примем начало положительной полуволны UAB.

Если не учитывать гистерезис триггера Шмитта, то для ситуации 1 (рисунок 1.9.1.9.)

гдеtu max - время пикового значения UAB ;

tI max - время пикового значения IAB ;

30- смещение между контролируемыми линейным напряжением и фазовым током.

С учётом того, что в относительной системе координат

Где: А - время нарастания синусоиды напряжения от нуля до порога выключения (или то же самое - время снижения синусоиды напряжения от порога выключения до нуля);

В - время нарастания синусоиды тока от нуля до порога выключения (или то же самое - время снижения синусоиды тока от порога выключения до нуля);

Получаем:

Для ситуации 7 (рисунок 1.9.1.10.) :

Рисунок 1.9.1.11. Диаграмма тока и напряжения для ситуации 1 с учётом гистерезиса триггера Шмитта.

Рассмотрим влияние гистерезиса триггера Шмитта (порог отпускания 0.9 В) в ситуации 1 (рисунок 1.9.1.11.)

Где: А - время нарастания синусоиды напряжения от нуля до порога выключения;

В - время нарастания синусоиды тока от нуля до порога выключения;

f(A) - время гистерезиса по синусоиде напряжения, зависит от величины напряжения (длительности сигнала А);

f(B) - время гистерезиса по синусоиде тока, зависит от величины тока (длительности сигнала В).

Если учитывать влияние гистерезиса триггера Шмитта, то в рассмотренной нами формуле (3) значения tUmax и tImax будут высчитываться по формулам:

Из рисунка видно, что:

Отсюда получаем:

Для ситуации 7 (рисунок 1.9.1.12.) получаем аналогичные выражения.

Путём моделирования была выявлена зависимость f(A), учитывающая влияние гистерезиса при вычислении угла . Эта табличная функция была введена в ПО контроллера. Ниже она представлена в таблице 1.9.1.1.

Таблица 1.9.1.1. Таблица для определения смещения измеряемых импульсов тока и напряжения по их длительности, вызванного гистерезисом триггера Шмитта

П/п

Величина сигнала А или В,

в дискретах

Значение функции

1

2

3

1

700

135

2

710

131

3

720

127

4

730

120

5

740

116

6

750

112

7

760

109

8

770

105

9

780

100

10

790

95

11

800

90

12

810

85

13

820

80

14

830

78

15

840

75

16

850

73

17

860

70

18

870

66

19

880

62

20

890

59

21

900

55

22

910

52

23

920

50

24

930

47

25

940

45

26

950

43

27

960

40

28

970

39

29

980

37

30

990

35

31

1000

34

32

1010

32

33

1020

30

34

1030

28

35

1040

27

36

1050

26

37

1060

25

38

1070

24

39

1080

22

40

1090

21

41

1100

20

42

1110

19

43

1120

18

44

1130

17

45

1140

16

46

1150

15

47

1160

14

48

1170

13

49

1180

12

50

1190

11

51

1200

10

52

1210

9

53

1220

8

54

1230

7

55

1240

6

56

1250

5

57

1260

5

58

1270

5

59

1280

5

60

1290

5

61

1300

5

Таким образом по трем импульсам А,В,С можно определить величины тока, напряжения и угол между ними. Вычисление величины напряжения по длительности сигнала A Входные цепи контроллера - настраиваются так чтобы действующему значению напряжения 380 В (амплитудное значение Umax = 2 U) соответствует код 1287. После чего напряжение сети можно вычислить, используя табличную функцию, полученную в результате моделирования (таблица 1.9.1.2.)

Таблица 1.9.1.2.Таблица для вычисления напряжения сети по измеренному коду.

П/п

Действующее значение напряжения, В

Амплитудное значение напряжения, В

Измеренный код

1

350

495

1252

2

355

502

1258

3

360

509

1264

4

365

516

1270

5

370

523

1276

6

375

530

1282

7

380

537

1287

8

385

544

1293

9

390

552

1299

10

395

559

1305

11

400

566

1311

12

405

573

1317

13

410

580

1322

Принцип управления конденсаторной установкой

Компенсация реактивной мощности осуществляется путем подключения к сети конденсаторов. Микропереключателями на контроллере устанавливаются заданное значение угла , его знак ("-" индуктивный квадрант, "+" емкостной квадрант), интервал дискретности управления в секундах, зона нечувствительности управления в градусах. С помощью потенциометра на контроллере устанавливается значение тока, при котором контроллер должен отключить все конденсаторы. Контроллер вычисляет средние значения тока, напряжения и угла на интервале управления. При угле меньше заданного контроллер отключает один конденсатор. Если угол больше заданного, то вычисляется на сколько больше. Если эта величина меньше зоны нечувствительности, то ничего не происходит (управление не вырабатывается), а если больше - контроллер подключает один конденсатор. И так на каждом интервале управления. В результате через несколько интервалов получим угол в сети близкий к заданному (с учетом нечувствительности). Если ток в сети снизился за нижний предел (обеденный перерыв, конец рабочего дня, выходной день и т.п.), то контроллер по одному отключает все конденсаторы от сети. Если напряжение сети больше предельного значения 380В+10% контроллер также последовательно отключает все конденсаторы.

Следующие рисунки поясняют алгоритм управления, реализуемый контроллером-компенсатором.

Управление по току

Imin

Imin + Нечувст

800

820

ток

Отключать

Ничего

регулировать

емкости

Не делать

Управление по напряжению

Umax-Нечувст

Umax

1330

1345

напряжение

регулировать

ничего

отключать

не делать

емкости

Управление по углу

индуктивный квадрант - емкостной квадрант +

ФИзад-Нечувст

ФИзад

угол ФИ

включать

ничего

отключать

емкости

не делать

емкости

1.10 Программное обеспечение контроллера

Структура программного обеспечения

ПО функционирует в реальном масштабе времени с прерываниями от сети (TRAP) и таймера (RST 7.5).

Структура программного обеспечения представлена на рисунке 1.10.1.1. и включает следующие компоненты:

основная программа;

подпрограмма обработки прерывания TRAP;

подпрограмма обработки прерывания RST 7.5;

комплекс подпрограмм типа BIOS.

Рисунок 1.10.1.1. Структурная схема рабочего программного обеспечения контроллера-компенсатора

Основная программа

Этот раздел ПО включает следующие части:

инициализация программируемых БИС и считывание микропереключателей;

основной цикл программы.

Инициализация программируемых БИС

Это часть программы отрабатывает сразу по включению контроллера до того как придет первый запрос немаскируемого прерывания TRAP. За это время выполняется:

установка стека;

очистка ОЗУ;

программирование параллельного интерфейса КР580ВВ55А, двух таймеров КР580ВИ53, последовательного интерфейса КР580ВВ51А;

считывается состояние микропереключателей на плате контроллера и определяются дискретность управления, заданное значение угла ФИ, зона нечувствительности;

разрешаются прерывания микропроцессора.

Основной цикл программы

В этом цикле находится программа пока не приходят запросы прерывания TRAP и RST 7.5. В цикле осуществляется передача видеобуфера контроллера через интерфейс RS-232C на ПЭВМ (если есть) и подсветка светодиодов.

Подпрограмма обработки прерывания TRAP

П/п отрабатывает с частотой 20 мс (50 Гц). Внутренний диспетчер прерываний следит за тем, чтобы отрабатывалось только 50-ое прерывание (величина DISKW). П/п выполняет следующие операции:

считывает содержимое счетчиков A, B, С таймера (длины импульсов напряжения, тока, первой ступени), после чего перепрограммирует таймер;

заполняет видеобуфер контроллера переменными, которые надо передать через RS-232C;

выводит 16 разрядное слово управления конденсаторами в буферные регистры КР589ИР12.

Подпрограмма обработки прерывания RST 7.5

П/п отрабатывает с частотой 1 с (1 Гц). П/п содержит внутренний диспетчер прерываний и две подпрограммы WRITE и CONTROL.

П/п WRITE выполняется при каждом прерывании RST 7.5 и производит перезапись считанных со счетчиков A,B,C значений в соответствующие скользящие массивы, длинной 128 слов каждый.

П/п CONTROL выполняется с частотой DISKU, задаваемой микропереключателями на плате, и реализует алгоритм управления компенсацией. П/п выполняет следующие операции:

вычисление средних значений A,B,C (напряжение, ток и первая ступень) на интервале управления;

распознание особых ситуаций, как то: напряжение в сети больше предельного 380В+10% и ток в сети меньше установленного;

вычисление угла ФИ между током и напряжением;

вычисление рассогласования между текущим значением ФИ и заданным;

управление конденсаторной батареей путем определения 16 разрядного слова управления конденсаторами;

индикация управления на светодиодах контроллера.

Комплекс подпрограмм типа BIOS

BIOS контроллера включает часто используемые в ПО подпрограммы:

Y88Bумножение целых двоичных чисел без знака формата8*8=16;

Y24Aумножение целых двоичных чисел без знака формата16*8=24;

Y32Aумножение целых двоичных чисел без знака формата16*16=32;

DOPBпреобразование кода числа в регистровой паре ВС в доп. код;

DOPDпреобразование кода числа в регистровой паре DE в доп. код;

DOPHпреобразование кода числа в регистровой паре HL в доп. код;

D32Aделение целых двоичных чисел без знака формата 32:16=(16,16);

SLOWпересылка слова MEM(DE)<-- MEM(HL);

USTBне используется;

DEBIпреобразование двоично-десятичного числа в двоичное;

RSBвывод байта через интерфейс RS-232C;

MASSперепись массива по новому адресу;

SREDвычисление среднего значения массива слов;

D16деление целых двоичных чисел без знака формата16:8=(8,8);

FUNCвычисление табличной функции;

GRANвведение аргумента в границы;

CODперекодировка кода для вывода на индикаторы.

Распределение адресного пространства

Таблица 1.10.2.1.Распределение адресного пространства ПЗУ (8 Кбайт)

0000H

область векторов прерываний

JMP п/п BIOS

область констант

BIOS

BEGIN

п

инициализация программируемых БИС,

р

считывание состояния микропереключателей

о

BASE

г

цикл основной программы,

р

прерываемый запросами TRAP и RST 7.5

а

TRAP

м

подпрограмма обработки прерывания TRAP

м

RST75

а

подпрограмма обработки прерывания RST 7.5

1FFFH

Таблица 1.10.2.2.ОЗУ (2 Кбайта)

7800H

BUFBIOS

буфер BIOS

20 байт

VIDEO

Видеобуфер

10 слов

BUFER

буфер импульсов A,B,C

3 слова

-----

Средние значения A,B,C

3 слова

APUS

массив значений A

128 слов

BPUS

массив значений B

128 слов

CPUS

массив значений C

128 слов

-----

Рабочие переменные

------

-----

Стек

------

7FFFH

Область векторов прерываний

Область векторов прерываний занимает адреса с 0000H по 0050H. По адресу 0000H, загружаемому в счетчик команд МП после сброса RESET, лежит команда перехода JMP к началу основной программы. В адресах 0024Н, 003СН расположены команды перехода JMP к п/п обработки прерываний TRAP, (интервал 20 мс) и RST 7.5 (интервал 1 с).

Переходы к подпрограммам BIOS

Область переходов к подпрограммам BIOS содержит 18 команд JMP addr. Это упрощает обращение к BIOS из любого места программы и делает BIOS более автономным.

Константы
Область констант содержит таблицу поправок для расчета угла , а также некоторые константы, которые могут быть изменены при отладке контроллера.
Микросхема ОЗУ
При работе программ задействовано ОЗУ на микросхеме К537РУ10 объемом 2 Кбайта. Микросхема ОЗУ занимает адреса 7800H...7FFFH и используется как память данных. Содержимое ОЗУ представлено в таблице 1.10.2.2.
2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

2.1 ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ЭЛЕКТРОННЫХ ПЛАТ КОНТРОЛЛЕРА

При разработке электронных плат контроллера-компенсатора реактивной мощности была использована система автоматизированного проектирования радиоэлектронной аппаратуры P-CAD.

2.2 ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ

Программы контроллера были написаны и отлаживались на IBM - совместимом компьютере. Для набора программ на языке Ассемблер i8085 использовался обычный редактор текста для MS DOS. В качестве кросс - средств использовались программы x8085.exe, link.exe и zsid.exe фирмы Microsoft, известные ещё по операционной системе CP/M. Выбор настоящих кросс-программ обусловлен их многолетней безукоризненной эксплуатацией. В отличие от ряда современных кросс-средств, имеющих «дружеский» графический интерфейс, они не имеют ограничений в обозначениях адресов, данных и меток.

Запись программы в микросхему ПЗУ производилась с помощью программатора КРОТ с соответствующим программным обеспечением.

x8085.exe

Транслятор исходного текста программы в объектный код. Если исходный файл носил имя work.i85, то в результате трансляции получаем файл work.obj. По окончанию работы транслятор выводит сообщение об имеющихся в программе ошибках.

link.exe

Компоновщик программы. В результате компоновки файла work.obj получаем загрузочный код программы work.tsk, привязанный к конкретным физическим адресам контроллера. В ходе компоновки имеется возможность подключить к своей программе библиотеку lib.obj с подпрограммами. Так подпрограммы BIOS можно свести в такую библиотеку, но настоящая работа не доведена до конца.

zsid.exe

Символический отладчик программ для микропроцессоров i8080, i8085, z80.

Отладчик позволяет:

выводить в шестнадцатиричном формате содержимое 192 ячеек памяти;

реассемблировать содержимое памяти;

выполнять программу начиная с заданного адреса;

выводить содержимое регистров и т.д.

Настоящий отладчик в процессе разработки использовался для проверки вызова многочисленных подпрограмм программного обеспечения, а также на начальном этапе проектирования для отладки подпрограмм BIOS.

Ниже представлен рисунок, поясняющий процесс подготовки и отладки программ.

С целью упрощения работы с настоящими программами использовался командный файл work.bat, запускаемый после редактирования исходного текста программы work.i85:

X8085 work.i85

Link work

Del work.obj

Krot

Del work.tsk

Рисунок 2.2.1. Алгоритм подготовки и отладки программ.

При этом в том же каталоге должен находиться текстовый файл связки work.lnk, содержащий следующие строки:

Work

[пусто]

[пусто]

work

[пусто]

[пусто]

x

2.3 АППАРАТНЫЕ СРЕДСТВА ОТЛАДКИ

Аппаратные средства отладки позволяют настроить контроллер для работы с определенной электрической сетью, а также проверить его работоспособность.

В лабораторных условиях можно провести проверку работоспособности устройства, используя схему приведённую ниже (рисунок 2.3.1.)

Здесь :

Т1 - автотрансформатор регулируемый;

Т2 - трансформатор 220/380 V;

Т3 - трансформатор 220/380 V;

PV1 - вольтметр переменного тока, предел измерений 450 В;

PV2 - вольтметр переменного тока, предел измерений 45 В;

R1 - резистор переменный 50 К;

S1 - выключатель;

P1, P2 - магнитные пускатели 2 - 5 типоразмера;

Компьютер IBM - совместимый с кабелем RS - 232C.

Настоящие средства позволяют проверить работу контроллера - компенсатора.

С помощью автотрансформатора можно изменить величину напряжения, что позволяет настроить номинальное значение напряжения 380 Вольт и убедиться в работоспособности цепи измерения напряжения. Повысив напряжение сети на 15%, можно наблюдать по светодиодной индикации как контроллер в связи с перенапряжением отработает последовательное отключение всех конденсаторов от сети.

С помощью переменного резистора R1 моделируется величина тока в сети. Задавая различные величины тока, с одной стороны проверяется цепь измерения тока контроллера, с другой отслеживается алгоритм регулирования по току. При минимальном значении тока контроллер последовательно отключает все конденсаторы, как при случае перенапряжения сети.

Электромагнитные пускатели позволяют проверить выходные тиристорные цепи устройства. Горение светодиода на плате контроллера соответствует открытию тиристора на плате управления и замыканию соответствующего электромагнитного пускателя.

Протокол работы устройства в виде основных параметров передаётся в компьютер по интерфейсу RS - 232C.

Рисунок 2.3.1. Схема стенда для проверки контроллера-компенсатора.

Убедиться в работоспособности контроллера можно при его включении по прохождению теста светодиодов. Тест заключается в последовательном зажигании светодиодов (см. рисунок 3.3.2.).

Рисунок 2.3.2. Порядок проверки светодиодов в начальном тесте

Настройка контроллера под определенную электросеть осуществляется с помощью микросхемы ПЗУ с настроечным (сервисным) программным обеспечением. ПЗУ устанавливается в панельку на плате контроллера.

Настройка контроллера заключается в проведении следующих мероприятий:

Установка минимального тока, при котором не надо регулировать угол ФИ. Величину тока должен сказать энергетик производства. Обычно это потребляемый электролампами освещения.

Установка номинального значения линейного напряжения 380 В. От этого напряжения будет отсчитываться 15% для определения перенапряжения в сети, при котором следует отключать конденсаторы.

Измерение текущего угла . Это необходимо подстройки контроллера под измерения сертифицированного прибора.

Суть установки минимального тока заключается в том, чтобы измеряемый контроллером ток соответствовал считываемому с таймера коду 800. Это соответствие устанавливается с помощью переменного потенциометра на плате контроллера. Вращая потенциометр добиваются того, чтобы горел 4-й светодиод. Направление вращения потенциометров в зависимости от состояния светодиодов показано на рисунке 2.3.3.

Рисунок 2.3.3. Установка заданного минимального значения тока

Рисунок 2.3.5. Определение угла с помощью настроечной программы

Рисунок 2.3.4. Установка заданного значения напряжения

Суть установки номинального напряжения заключается в том, чтобы измеряемое контроллером напряжение соответствовало считываемому с таймера коду 1287. Это соответствие устанавливается с помощью переменного потенциометра на плате контроллера. Вращая потенциометр добиваются того, чтобы горел 4-й светодиод. Направление вращения потенциометров в зависимости от состояния светодиодов показано на рисунке 2.3.4.

С помощью сервисного ПО можно измерить угол в электросети. Горящий светодиод соответствует определенному углу (см. рисунок 2.3.5.)

Настройку контроллера можно (но совершенно не обязательно) проводить используя встроенный интерфейс RS232C c IBM совместимым компьютером. При этом обеспечивается постоянная передача следующей информации:

ASRED

BSRED

CSRED

ZADF

FI

DFI

NECH

ERRO

Напряжение

А

ток

В

время между

А и В

Задание ФИ

угол ФИ

рассогла-сование

нечувст-витель-ность

номер ошибки

Здесь:

Угловые величины ZADF, FI, NECH представлены в десятых долях градуса (30 градусов - это 300 единиц)

Знак задания ФИ в емкостном квадранте положительный, в индуктивном квадранте - отрицательный.

Рассогласование = зад - тек (в программе DFI=ZADFI-FI)

Параметры BMIN=800, NECHB=20 задают интервал нечувствительности для минимального тока [800, 800 + 20]

Параметры AMAX=1345, NECHA=15 задают интервал нечувствительности для максимального напряжения [1345 - 15, 1345]

Для проверки цепи измерения напряжения можно воспользоваться следующей таблицей.

Проверка настройки цепи измерения напряжения

Напряжение, В

Число дискрет

350

контрольная точка 1252

355

1258

360

1264

365

1270

370

1276

375

1282

380

Контрольная точка 1287

385

1293

390

1299

395

1305

400

1311

405

1317

410

Контрольная точка 1322

После настройки контроллера-компенсатора из панели вытаскивают ПЗУ с настроечной программой и устанавливают ПЗУ с рабочей программой.

С помощью двух микропереключателей на плате контроллера (см. рисунок 2.3.6.) делаются установки для работы

Первый переключатель позволяет задать дискретность управления конденсаторами от 0.5 минут до 8 минут с шагом 0.5 минут и заданное значение угла от -30 до +30 градусов с шагом 2 градуса. Такой широкий диапазон дискретности управления позволяет оптимально настроить контроллер под предъявляемые требования к качеству компенсации. Широкий диапазон задания носит больше экспериментальный, чем практический характер.

Второй микропереключатель задает нечувствительность управления от 2до 32 градусов с шагом 2 градуса, разрешает или запрещает передачу информации от контроллера к компьютеруIBM, определяет порядок включения электромагнитных пускателей от1-го к 16-му или от 16-го к 1-му.

Рисунок 2.3.6. Состояние микропереключателей портов.

2.4 ПРОГРАММНЫЕ СРЕДСТВА ОТЛАДКИ

Сервисная программа контроллера-компенсатора

Работе контроллера предшествует его настройка. Настройка предполагает приведение в соответствие измеряемых значений тока и напряжения цифровым кодам контроллера и осуществляется с помощью микросхемы с тестовой программой. Тестовая программа позволяет:

установить минимальное значения тока, при котором не будет регулирования угла , и компенсатор начнет последовательно отключать конденсаторы;

установить величину номинального напряжения сети (380 Вольт);

измерить текущее значение угла , с тем чтобы с достаточной точностью установить задание на регулирование.

Структура сервисного программного обеспечения представленная на рисунке 2.4.1. во многом напоминает структуру рабочего программного обеспечения Имеется основная программа, подпрограмма обработки прерывания TRAP, подпрограмма обработки прерывания RST7.5, комплекс подпрограмм типа BIOS. Однако в подпрограммах обработки прерывания отсутствуют диспетчеры прерывания. Подпрограмма обработки прерывания TRAP с периодичностью 20 мс решает задачи установки значений минимального тока и номинального напряжения. Подпрограмма обработки прерывания RST7.5 с периодичностью 1 с решает задачу измерения угла .

Программа NEW

Программа осуществляет прием информации по стыку RS-232C от контроллера-компенсатора и вывод ее на экран. Через установленный интервал времени контроллер передает, а программа принимает сообщение состоящее из 18 байт. Скорость передачи 9600 бод. Формат принимаемого байта: старт-бит, 8 бит данных, 2 стоп-бита.

Принятая информация интерпретируется следующим образом: 1-е слово из двух байт - это синхробайт 5555, затем - восемь двухбайтовых слов данных. Программа выводит на экран строку из восьми принятых слов данных, а по синхрослову переходит на новую строку и ожидает новой порции данных.

Программа написана на языке PASCAL под MS DOS. Основная программа NEW включает процедуру INIT инициализации стыка RS-232C и функцию PRIEM приема байта.

.

Рисунок 2.4.1. Структурная схема сервисного программного обеспечения контроллера-компенсатора

2.5 КОНСТРУКТИВНОЕ ИСПОЛНЕНИЕ

Расположение контроллера - компенсатора в силовом электрошкафу накладывает определённые требования к его корпусу.

Корпус устройства изготовлен из оцинкованной жести. Раскрой листа приведён на рисунке 2.5.3. Для подключения контроллера - компенсатора к магнитным пускателям и электрической сети используется 24-х контактный клеммник.

Внутри корпуса на 6-ти шпильках одна над другой крепятся две платы - плата контроллера и плата тиристорного управления (рис.2.5.2). Сбоку от этих плат размещён блок питания. Верхняя крышка контроллера на период настройки может быть снята. Тогда становится доступным разъём, панель с микросхемой ПЗУ и светодиодные индикаторы.

Рисунок 2.5.1. Внешний вид контроллера-компенсатора

Рисунок 2.5.2. Схема крепления плат устройства.

Рисунок 2.5.3. Развёртка корпуса и экран платы тиристорного управления

2.6 МЕТОДИКА ПОИСКА НЕИСПРАВНОСТЕЙ

Разработанный микропроцессорный контроллер - компенсатор реактивной мощности имеет высокую надежность, вместе с тем после сборки устройства возможна ситуация, когда он не заработает. В этом случае для поиска неисправностей можно воспользоваться следующими рекомендациями.

Для начальной проверки устройства не требуется подключения к нему цепей измерения тока и напряжения. Надо подключить лишь сетевое питание 220 В. Однако надо помнить, что в этом случае в контроллере из всего программного обеспечения будет выполняться только цикл основной программы.

Далее проверяется наличие питания электронных плат +5 В. Если питание в порядке, с помощью осциллографа проверяется присутствие выходного сигнала синхронизации CLK микропроцессора. Этот сигнал говорит о том, что микропроцессор КМ1821ВМ85 «дышит».

Если выходной синхронизации нет, то проверяются входы микропроцессора: HLD должен быть 0; RDY - 1; CL - 1. На входах XT0, XT1 должна присутствовать частота кварцевого резонатора. На основании этого делается вывод о исправности или неисправности микропроцессора.

Наличие выходных импульсов микропроцессора ALE говорит о том, что микропроцессор читает или пытается читать программу из ПЗУ. Поскольку микропроцессор КМ1821ВМ85 имеет мультиплексированную шину адреса-данных, следующей микросхемой, которую надо проверить, является регистр КР580ИР82. Если имеются сигналы адреса и данных на входах и выходах этой микросхемы и их уровень соответствует уровню TTL, значит с определенной степенью вероятности можно сделать вывод, что микросхема исправна.

Чтобы проверить оперативную память и программируемые БИС контроллера, следует воспользоваться тестами «прошиваемыми» в микросхему ПЗУ. Тесты пишутся оперативно с учетом того, что надо проверить. Чаще всего это зацикленное обращение к порту ввода-вывода или ячейке памяти. Но может быть и что-то более сложное. Прохождение сигналов записи-чтения и данных контролируется осциллографом.

Если имевшие место неисправности ликвидированы, то на следующем этапе контроллер надо проверить на описанном выше лабораторном стенде, уже задействовав измерительные цепи. Измеряемые сигналы тока и напряжения электрической сети активизируют работу подпрограмм обработки прерываний. Необходимые сигналы контроллера в этом случае также измеряются осциллографом и соотносятся с технической документацией на элементы.

Что касается неисправностей тиристорной платы, то их выявление в виду простоты платы не должно вызывать трудностей.

3.ПРОИЗВОДСТВЕННО-ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

В данном дипломном проекте проводится разработка микропроцессорного контроллера компенсатора реактивной мощности. Эта система предназначена для автоматического регулирования реактивной составляющей тока электрической сети.

Целью данного раздела является изучение и оценка условий труда на рабочем месте, а также разработка предложений и рекомендаций по созданию безопасных и экологически безвредных условий эксплуатации ПС.

Задачи раздела:

Произвести анализ безопасности жизнедеятельности и условий труда на рабочем месте.

Разработать основные мероприятия и технические средства по обеспечению безопасных и безвредных условий труда в помещении.

Проанализировать возможность возникновения чрезвычайных ситуаций (ЧС) и разработать мероприятия по предупреждению ЧС и ликвидации их последствий.

Произвести анализ возможных влияний на окружающую среду при эксплуатации разработанной автоматической системы и разработать комплекс мер, направленных на их преодоление.

Так как трудно говорить об условиях труда во всех местах использования данной системы, то здесь будет рассмотрено конкретное помещение лаборатории промышленной электроники ОАО «ТВЗ».

3.1 СОСТОЯНИЕ И АНАЛИЗ БЕЗОПАСНОСТИ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ В ПОМЕЩЕНИИ ЛПЭ

Характеристика факторов производственной среды в помещении ЛПЭ представлена в таблице 4.1. Параметры микроклимата помещения соответствуют норме по всем показателям, кроме запыленности воздуха. Причинами запыленности воздуха является наличие бумаги и износ отделочных материалов.

Таблица 4.1. Характеристика факторов производственной среды в помещении лаборатории промышленной электроники.

Наименование помещений и санитарно - гигиенических условий труда

Единицы измерения

Значение фактора

Источник или причина, вызывающая превышение норм

Применяемые мероприятия и технические средства

Факт.

Норм.

Температура воздуха (летом/зимой)

0С

24/17

23-25/ 22-24

Сильные ветры из-за отдельного расположения здания

Использование электронагревательных приборов.

Относительная влажность воздуха (летом/зимой)

%

60/45

60/40

-

Скорость движения воздуха.

М/с

0.2/

0.35

0.1/

0.1-0.2

Недостаточная герметизация металлических дверей

Герметизация окон и дверей.

Уровень шума

дБА

30

50

-

Освещенность

Лк

450

400

-

Большую опасность для человека представляет поражение электрическим током. Электроэнергия поступает для питания вычислительного оборудования, устройств вентиляции и освещения. Питание осуществляется по трехфазной сети частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Поражение током может произойти при работе с неисправным оборудованием, при нарушении техники безопасности. Для избежания несчастных случаев приняты следующие меры: зануление, заземление и изоляция токоведущих частей (проводов). По ПУЭ помещение не относится к местам с повышенной опасностью поражения электрическим током. Характеристики помещения по электроопасности приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2Характеристика помещения по электроопасности

Категория по опасности поражения электрическим током

Рабочее напряжение (В) и режим нейтрали системы электропитания

Принятая электрозащита

Без повышенной опасности (батареи огорожены изолиру-ющими решетками)

380/220 В

Глухозаземленная нейтраль трансформатора

Система зануления, защитное отключение

В помещении существует опасность возникновения пожара. Горючими материалами могут служить: бумага, рамы окон, спирт, а также электрическая проводка и компьютер.

Характеристика помещений по взрывопожароопасности и молниезащите приведена в таблице 5.3.

В качестве огнетушащих средств применены огнетушители с хладоном (114В2, 13В1, или 12В1). Хладон прекращает горение вследствие торможения реакции, но он не проводит электроток, не портит электронную аппаратуру, обладает хорошими смачивающими свойствами и тушит тлеющие материалы. Кроме того, по огнетушащей способности хладон в 10 раз превосходит СО2. Пары хладона после пожара удаляются приточно-вытяжной вентиляцией.

В настоящий момент у здания ЛПЭ система молниезащиты находится в неудовлетворительном состоянии, что может привести к возникновению пожара или выходу из строя электротехники.

Таблица 4.3. Характеристика помещений по взрывопожароопасности и молниезащите.

Наименование применяемых сгораемых веществ

Категория помещения по СНиП 2.09.02-85

Категория помещения (зоны) по ПУЭ

Степень огнестойкости здания по СниП 2.01.02-85

Категория и тип молниезащиты здания по РД 34.21.122-87

Твердые вещества (бумага и деревянные изделия)

B

П - IIa

I

II, молниеприемная сетка с ячейками 6х6 м., присоединенная к искусственному заземлителю.

В соответствии с требованиями нормативных документов, в здании имеются запасные выходы, предназначенные для эвакуации персонала в случае возникновения пожара.

Так как производство не является вредным и поблизости нет экологически вредных предприятий, имеющих токсичные выбросы, то концентрация токсичных веществ не превышает ПДК, определенные в ГОСТ 12.1.005-88.

3.2 Основные мероприятия и технические средства по обеспечению безопасных и безвредных условий труда в помещении ЛПЭ

Для учета влияния факторов рабочей среды выдвигаются следующие требования:

совокупность факторов рабочей среды, воздействующих на рабочий персонал не должна оказывать негативного воздействия на его здоровье при работе персонала в течение длительного периода времени;

совокупность факторов рабочей среды не должна ухудшить функциональных характеристик разрабатываемых средств, а также качества работы.

Способы защиты работающих от неблагоприятных факторов производственной среды можно разделить на два вида:

Активные - непосредственное воздействие на источник неблагопри-ятного фактора с целью уменьшения его влияния.

Пассивные - непосредственное воздействие на источник неблагопри-ятного фактора не производится, но применяются мероприятия, осуществляющие предупреждение влияния этих факторов на человека.

Основными вредными и опасными факторами в помещении являются:

действие статического электричества;

опасность поражения электрическим током;

опасность возникновения пожара.

Повышенные требования в помещении предъявляются к параметрам микроклимата: к температуре воздуха, его запыленности, чистоте и влажности.

Поэтому наибольшее значение в обеспечении требуемых микроклиматических условий в помещении имеет место применение следующих мероприятий эксплуатационного характера:

очистка оборудования и поверхностей от пыли;

правильная эксплуатация вычислительной техники, своевременный и качественный профилактический ремонт электронного оборудования;

обеспечение достаточной очистки обуви;

регулярная влажная уборка помещения.

Для защиты от шума используют в первую очередь средства и методы коллективной защиты работающего персонала. Для уменьшения шума в его источниках следует применять квалифицированный уход за оборудованием, а именно, смазка ударных частей, качественный ремонт, тщательная регулировка и систематическая проверка узлов ЭВМ. Также снижает уровень шума локализация источника шума с помощью защитных кожухов. Уменьшение шума на путях его распространения осуществляется методами звукозащиты, звукоизоляции и звукопоглощения, а также гашение шума, когда применяют звукоизолирующие перегородки и экраны, звукопоглощающие элементы отделки помещения.

Так как при работе за дисплеями ЭВМ особое значение имеет утомляемость оператора, организации его рабочего места следует уделить особое внимание. Рабочее место оператора рекомендуется выбирать в местах, отвечающих гигиеническим требованиям площади, вентиляции и условиям освещения по СанПиН 2.2.2.542-96. Рабочее кресло рекомендуется выбрать подвижным, имеющим наклон назад, а также высоту, соответствующую форме ребер (СанПиН 2.2.2.542-96).

В помещении существование вероятности возникновения пожара обусловлено следующими факторами:

наличие горючих материалов: бумага, мебель, отделочные материалы, рамы окон и т.п.;

электрическая проводка и вычислительная техника

неудовлетворительное состояние молниезащиты здания.

Необходимо свести возможность случайного возгорания к минимуму. Для этого рекомендуется руководствоваться ГОСТ 12.4.009-83 «Пожарная техника для защиты объектов. Основные виды. Размещение и обслуживание» и СНиП 2.01.02-85 «Противопожарные нормы».

Для устранения причин возникновения пожара рекомендуется применять следующие мероприятия:

правильная эксплуатация техники и оборудования;

правильное содержание здания в противопожарном отношении;

соблюдение противопожарных правил при устройстве отопления, вентиляции и кондиционирования;

запрещение курения в помещении;

запрещение использования открытого огня;

установка системы молниезащиты.

Для устранения электрических причин возгорания в помещении необходимо надежное соединение проводов, правильный монтаж сетей и машин, правильный выбор изоляции.

Для локализации небольших очагов возгорания рекомендуется применять ручные огнетушители, размещенные в помещении в местах, наиболее доступных и наглядных. Помещение рекомендуется снабдить пожарным датчиком на температуру не менее 700С, например ИП 105-2/1.

Помещение ЛПЭ является помещением без риска повышенной электроопасности.

3.3 Мероприятия и технические средства по предупреждению чрезвычайных ситуаций и ликвидация их последствий

Здание помещения ЛПЭ может быть подвергнуто различного рода чрезвычайным ситуациям. Чрезвычайные ситуации (ЧС) могут быть вызваны следующими причинами:

Техногенными;

Антропогенными;

Причинами природного происхождения.

Последствиями ЧС могут быть разрушения и уничтожения зданий, материальных ценностей, частичная или полная потеря трудоспособности людей, их гибель. Анализ потенциальных причин ЧС приведен в таблицах 4.5, 4.6, 4.7, где дано детальное обоснование и вероятность появления той или иной причины, а также принятые меры по ликвидации их последствий.

Наиболее опасной причиной техногенного характера является возникновение пожара, чаще всего связанного с нарушением правил противопожарной безопасности или наличием неисправных электроаппаратуры и электропроводки. Для предупреждения и ликвидации пожара предусмотрены огнетушители, пожарные краны, противопожарная сигнализация.

Таблица 4.5Техногенные причины ЧС

Причины

Вероятность, обоснование

Принятые меры

Транспортные катастрофы

0, транспортная магистраль отсутствует

--

Аварии с выбросом химических веществ

0, химические вещества отсутствуют

--

Аварии с выбросом радиоактивных веществ

10 -9, авария на КАЭС и ЛАЭС

Убежище, средства оповещения

Водохозяйственные катастрофы

0, гидротехнических сооружений нет

--

Аварии на системах жизнеобеспечения

0, технические системы отсутствуют

--

Пожар

10 -8, нарушение правил противопожарной безопасности, неисправные электроаппаратура и электропроводка,

удар молнии

Системы оповещения, ручные средства пожаротушения

Таблица 4.6Антропогенные причины ЧС

Причины

Вероятность, обоснование

Принятые меры

Изменение уровня грунтовых вод

10 -8, в весенний период 1 раз в 15 лет

Наличие резервных насосов подвальных помещений

Загрязнение вредными отходами атмосферы, гидросферы и почвы

0, рассеивание на незначительной территории

--

Социальные конфликты

10 -12, реформы общества

Защита государственными органами

Военные конфликты

10 -12, реформы общества

Газобомбоубежища, средства пожаротушения

Таблица 4.7Причины ЧС природного характера

Причины

Вероятность, обоснование

Принятые меры

1. Землетрясение

0, территория тектонического плато

--

2. Наводнение

10 -12, регулирование уровня паводка водохранилища

--

3. Ураган, смерч, буря

10 -9, циклическое повторение

--

4. Природные пожары

0, отсутствие горючих ископаемых на предприятии

--

5. Эпидемии

10 -10, использование водозабора р. Волга

Периодический контроль водозабора

Среди причин ЧС природного характера так же возможен удар молнии, что ведет за собой возникновение пожара. Для предотвращения этого необходима молниезащита (расчёт детально рассмотрен в пункте 4.5).

В здании имеются запасные выходы, предназначенные для эвакуации персонала в случае возникновения пожара. Используемые средства предупреждения и ликвидации пожара рассмотрены выше.

Кроме того, при возникновении аварии на Калининской АЭС предусмотрены следующие мероприятия:

дозиметрический контроль радиационной обстановки;

дезактивация помещения ЛПЭ и прилегающих территорий;

медицинский контроль сотрудников;

эвакуация персонала в случае опасного для здоровья человека уровня радиоактивного заражения.

Перечисленные мероприятия позволяют сохранить жизнь и здоровье работников ЛПЭ, а также работоспособность вычислительной техники.

3.4 Мероприятия и технические средства по охране атмосферного воздуха в районе объекта

Отходами ЛПЭ может быть небольшое количество макулатуры (в количестве 10 кг в год). Бумага относится к пожароопасным отходам, меры безопасности приведены выше в пункте 5.2.

Выбросы в атмосферу от стационарных источников отсутствуют. Фоновое загрязнение от организаций, расположенных вблизи здания ЛПЭ, не превышает предельно допустимых концентраций.

В процессе пользования электроэнергией происходит электромагнитное загрязнение окружающей среды, так как не предусмотрено экранирование источников электромагнитных колебаний.

Защитой от электромагнитных излучений является:

защита расстоянием;

экранирование;

применение с...


Подобные документы

  • Разработка контроллера управления цифровой частью системы, перечень выполняемых команд. Описание алгоритма работы устройства, его структурная организация. Синтез принципиальной электрической схемы, особенности аппаратных затрат и потребляемой мощности.

    курсовая работа [318,8 K], добавлен 14.06.2011

  • Назначение реактивных бомбометной установки РБУ-6000 "Смерч-3". Технические характеристики привода электросиловой ЭСП-37У. Проектирование локальной системы управления для управления углом склонения стволов реактивной бомбометной установки РБУ-6000.

    курсовая работа [650,6 K], добавлен 20.10.2013

  • Проектирование универсального цифрового контроллера, его функции, возможности и недостатки. Разработка структурной схемы устройства. Расчет элементов печатных плат. Компоновочный расчет устройства. Стоимостная оценка затрат, эргономичность устройства.

    дипломная работа [1,5 M], добавлен 29.06.2010

  • Общая характеристика и разновидности радиотехнических устройств СВЧ-диапазона, сферы и особенности их применения. Электрический и конструктивный расчет: кольцевого и шлейфного моста, бинарного делителя мощности. Технология изготовления устройства.

    курсовая работа [364,7 K], добавлен 08.05.2011

  • Делители мощности - многополюсные устройства, предназначенные для распределения мощности, поданной на вход между другими входами в заданном соотношении. Требования, предъявляемые к делителям. Ширина микрополосков, трансформатор сопротивлений, набег фаз.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 26.12.2010

  • Автоматизация технологического процесса разваривания на спиртзаводе. Современная платформа автоматизации TSX Momentum. Программное обеспечение логического контроллера. Спецификация приборов, используемых в технологическом процессе пищевого производства.

    дипломная работа [8,7 M], добавлен 19.03.2014

  • Проектирование усилителя мощности радиостанции. Конструкторские особенности разрабатываемого блока. Расчеты параметров. Рассмотрение технологичности конструкции. Разработка технологии сборки и регулировки. Конкурентоспособность усилителя мощности.

    дипломная работа [335,2 K], добавлен 26.03.2012

  • Рассмотрение задачи расчета, анализа и оптимизации режимов РЭС 110-35 кВ по напряжению, реактивной мощности и коэффициентам трансформации с учетом качества электроэнергии. Изучение организационных и технических мероприятий при ремонтно-наладочных работах.

    дипломная работа [256,9 K], добавлен 12.05.2010

  • Напряжения между линейными проводами. Определение токов в катушках и обмотках трансформатора. Расчет показаний приборов, активной и реактивной мощности источника. Фазные напряжения для звезды нагрузки. Сопротивление фазы звезды, эквивалентной двигателю.

    учебное пособие [1,4 M], добавлен 09.02.2014

  • Методы измерения тока и напряжения. Проектирование цифрового измерителя мощности постоянного тока. Выбор элементной базы устройства согласно схеме электрической принципиальной, способа установки элементов. Расчет экономической эффективности устройства.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 21.07.2011

  • Система автоматизированного управления технологическим процессом в котле малой мощности модели Е-50 на основе программируемого контроллера; модули и датчики для снятия показаний уровня воды в котле; обеспечение надежности функционирования котлоагрегата.

    курсовая работа [2,1 M], добавлен 13.12.2010

  • Разнообразные усилительные устройства. Усилители тока, напряжения и мощности. Каскад предварительного усиления. Простой стереофонической усилитель мощности. Транзисторный радиовещательный или связной приемник. Номинальное сопротивление нагрузки.

    курсовая работа [941,1 K], добавлен 04.05.2011

  • Функциональная схема усилительного устройства автоматического компенсатора, его внутреннее устройство, принцип работы и взаимосвязь элементов. Выбор стандартных электромеханических и электронных элементов: двигателя, датчика. Моделирование компенсатора.

    курсовая работа [745,1 K], добавлен 30.03.2015

  • Общее представление о транзисторах. Обзор научной технической базы по бестрансформаторному усилителю мощности звуковых частот. Методика расчёта бестрансформаторного усилителя мощности. Особенности электрической принципиальной схемы спроектированного УМЗЧ.

    курсовая работа [1,1 M], добавлен 06.05.2010

  • Разработка усилителя мощности, с использованием операционных усилителей, класс работ АБ (вид и спад амплитудно-частотных характеристик не имеет значения) с заданными параметрами выходной мощности, тока нагрузки, входного напряжения, диапазона частот.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 16.07.2009

  • Разработка и расчет схемы двухтактного усилителя мощности с заданными параметрами. Расчет оконечного, промежуточного и входного каскада. Выбор цепи стабилизации тока покоя. Результирующие характеристики усилителя. Требования к мощности источника питания.

    курсовая работа [617,9 K], добавлен 16.10.2011

  • Тенденции развития радиопередающих устройств. Разработка электрической принципиальной схемы регулятора мощности. Выбор и обоснование конструкции изделия. Расчёт печатного монтажа и стабилизатора. Формирование конструкторского кода обозначения изделия.

    курсовая работа [705,1 K], добавлен 29.05.2013

  • Усилитель звуковых частот. Расчёт оконечного каскада. Выбор транзисторов по допустимой мощности рассеяния на коллекторе и максимальной амплитуде коллекторного тока. Выбор входного транзистора, расчет входных элементов. Расчет мощности элементов схемы.

    курсовая работа [618,3 K], добавлен 12.03.2016

  • Исследование схемы с управляющим входным аттенюатором. Анализ шумовых характеристик приборов. Построение усилителей мощности на основе интегральной микросхемы. Пример расчета транзисторного полосового усилителя мощности диапазона сверхвысокой частоты.

    дипломная работа [3,2 M], добавлен 03.06.2012

  • Процесс производства стали, способы детектирования шлака. Обзор периферийных устройств контроллера, определение режимов их работы. Разработка программного обеспечения для модуля, позволяющего применять данную плату для любой системы детектирования шлака.

    дипломная работа [3,3 M], добавлен 07.07.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.