Алгоритм работы микропроцессорной системы управления и диагностики электровоза ЭП2К
И .А. ОСИНЦЕВ, преподаватель Тайгинского подразделения Западно-Сибирского учебного центра профессиональных квалификаций
Система управления пассажирского электровоза ЭП2К выполнена на базе микропроцессорных блоков управления, объединенных в бортовую вычислительную сеть последовательным каналом связи. Микропроцессорная система управления и диагностики оборудования МПСУ-007 предназначена для:
- > автоматического или ручного управления разгоном электровоза в режиме тяги;
- > реализации реостатного торможения с поддержанием заданной скорости на спусках;
- > управления оборудованием и вспомогательным приводом,
- > диагностики оборудования электровоза.
МПСУ-007 выполняет следующие функции:
- ручной и автоматический набор и сброс позиций;
- индикация соответствующей позиции;
- управление реостатными и линейными контакторами при наборе и сбросе позиций в заданной последовательности;
- управление контакторами ослабления возбуждения тяговых двигателей;
- индикация позиции ослабления возбуждения;
- защита от перегрузок тяговых двигателей;
- защита от повышения и понижения напряжения в контактной сети;
- защита и индикация от боксования и юза колесных пар;
- индикация превышения напряжения в контактной сети;
- индикация пониженного напряжения в контактной сети;
- индикация перегрузки тяговых двигателей;
- управление переходом из режима тяги в режим электрического торможения при аварийной и экстренной остановке электровоза;
- защита от перегрузки цепи отопления поезда;
- ограничение тока якоря тяговых двигателей на уровне 565 А в режиме электрического торможения;
- ограничение тока возбуждения тяговых двигателей на уровне 565 А в режиме электрического торможения;
- индикация тока якорей тяговых двигателей;
- индикация скорости электровоза;
- индикация напряжения контактной сети;
- разбор схемы тяги в аварийных режимах;
- включение и отключение вспомогательных машин электровоза;
- обеспечение взаимодействия электрического реостатного тормоза и пневматического тормоза электровоза;
- обеспечение предварительного торможения;
- обмен информацией между блоками управления МПСУ-007 и блоком индикации;
- обмен информацией между блоками управления МПСУ-007 и аппаратурой САУТ-ЦМ/485;
- выдача дискретных команд управления основным электрооборудованием электровоза;
- выдача сигнала управления на преобразователь питания обмоток возбуждения тяговых двигателей в режиме торможения и преобразователи электродвигателей вентиляторов;
- выдача дискретных сигналов управления преобразователем собственных нужд;
- автоматический контроль состояния основного электрооборудования электровоза;
- выдача на блок сигнализации информации о состоянии основного электрооборудования;
- вывод на блок индикации сообщений о состоянии контролируемого электрооборудования электровоза;
- запрет сбора схемы тяги при разряженной тормозной магистрали, выключенном электропневматическом клапане, снятой рукоятке устройства блокировки тормозов;
- разбор схемы тяги при экстренном торможении, обрыве тормозной магистрали;
- индикация появления «земли» в цепях собственных нужд электровоза.
Структурная схема МПСУ-007. Для реализации требуемых функций микропроцессорная система управления МПСУ-007 содержит следующие основные узлы (рис. 1):
- блок управления тяговым приводом (БУ-267);
- блок управления оборудованием электровоза (БУ-268);
- блоки индикации ВС3641 (фирмы GERSYS).
Отдельные блоки объединены в систему последовательным мультиплексным каналом связи типа CAN (основной и резервный).
Сигналы от задающих элементов контроллеров машиниста передаются в блоки управления по параллельным линиям (проводам) в аналоговом и дискретном видах.
Блоки и элементы МПСУ-007.
Блок управления тяговым приводом БУ-267 предназначен для контроля состояния и управления реле и контакторами (РКА) для формирования временной диаграммы перекоммутаций в силовой схеме электровоза, обеспечивающий разгон до заданной скорости. БУ-267 позволяет осуществлять как автоматическое, так и ручное управление РКА под контролем машиниста. Структурная схема БУ-267 представлена на рис. 2, основные технические характеристики приведены в табл. 1.
БУ-267 состоит из двух идентичных микропроцессорных блоков управления тяговым приводом, один из которых нахо
дится в холодном резерве. В состав БУ-267 входят:
- съемный блок микроконтроллера БМК-144;
- съемные блоки ввода/вывода БВВ-129, БВВ-145;
- съемные блоки питания БП-141, БП-142, БП-143;
- блок обогрева БО-148;
- съемные блоки нагрузок БН-146.
Съемные блоки БВВ и БМК объединены быстродействующим мультиплексным каналом типа SPI.
Связь с другими блоками системы (БУ-268, ВС3641) осуществляется через последовательные мультиплексные каналы CAN (основной и резервный), аппаратные устройства которых размещены на съемном блоке БМК.
Аналоговые сигналы от датчиков и задатчиков контроллера машиниста поступают на входы аналого-цифровых преобразователей (АЦП) БМК, причем сигналы отдатчиков, контролирующих токи ДТ и напряжения ДН в силовых цепях электровоза, выделяются на нагрузочных резисторах, расположенных в блоке нагрузок (БН). Нагрузочные резистары являются общими для обоих блоков управления. Импульсные сигналы от датчиков скорости ДС поступают на входы таймеров БМК.
Аппаратура БУ-267 построена на программных принципах обработки информации с использованием однокристальных микроконтроллеров М269-
3. Требования к организации обмена, составу, кодированию информации и характеристикам электрических сигналов в магистральном канале соответствуют стандарту CAN.
Блок управления оборудованием электровоза БУ-268 предназначен для контроля и управления сбором схемы режима, цепей вспомогательного привода и преобразователями собственных нужд. Структурная схема БУ-268 представлена на рис. 3.
БУ-268 состоит из двух идентичных микропроцессорных блоков управления оборудованием (БУ), один из которых находится в резерве. В состав БУ входят:
- съемный блок микроконтроллера БМК-144;
- съемный блок последовательных интерфейсов БПИ-199;
- блоки ввода/вывода БВВ-129, БВВ-145 и БДВ-325;
- блок нагрузок БН-147;
- блок обогрева БО-148;
- блоки питания БП-141, БП-142, БП-143.
- Принцип построения блока БУ-268 аналогичен БУ-267.
Требования к организации обмена, составу, кодированию информации и характеристикам электрических сигналов в магистральном канале соответствуют стандарту CAN. Основные технические характеристики блока БУ-268 приведены в табл. 2.
Блок индикации ВС3641 предназначен для отображения в реальном времени параметров электровоза и микропроцессорной системы управления (МПСУ-007).
Передача информации осуществляется в двух направлениях:
- МПСУ-машинист (отображение всей информации, собранной МПСУ, о состоянии основных узлов электровоза, выдача аварийных сообщений);
- машинист-МПСУ (сброс аварийных сообщений, вызов информационных кадров о состоянии систем и оборудования электровоза).
Включение блока индикации происходит одновременно с включением МПСУ-007 путем включения в ведущей кабине выключателя «МПСУ», расположенного на пульте машиниста.
Структура отображения информации на блоке индикации ВС3641. Всю информацию, необходимую для управления электровозом и отображаемую на БИ, можно представить в виде структуры, представленной на рис. 4. Для облегчения работы с информацией применен принцип разбиения информации по кадрам.
По характеру отображаемой информации кадры делятся на:
- предназначенные для постоянного использования;
- диагностические (дополнительные).
При включении БИ на экране отображается кадр, который называется «Основным», содержащий основную информацию о работе электровоза в данном режиме. В нижней части экрана расположена панель функциональных клавиш, названия которых поясняют, какую информацию можно просмотреть с их помощью. В диагностических кадрах клавиши могут иметь другое функциональное назначение. Также в нижней части экрана отображается текущее время.
