ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ ПРОГРАММНЫХ ОБЕСПЕЧЕНИЙ ДЛЯ РАЗРАБОТКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА

АННОТАЦИЯ

В работе рассмотрены отечественные программные технологии, используемые для составления так называемых числовых двойников объектов, одна из них, это система MexBIOS. В этой программе можно разрабатывать компьютерную модель в том числе и для машин постоянного тока и программировать микроконтроллеры.

ABSTRACT

The work deals with domestic software, one of them is the MexBIOS system. In such a program, you can develop a computer model for DC machines and program microcontrollers.

Ключевые слова: двигатели постоянного тока, компьютерная модель, виртуальная лаборатория, программное обеспечение, преобразователь частоты.

Keywords: DCmotors, computermodel, virtuallaboratory, software, frequencyconverter.

В ХХI веке двигатели постоянного тока не утратили свою актуальность и широко используются в разных отраслях промышленности и сейчас их применение активно возрастает.

Двигатели постоянного тока преобразуют электрическую энергию постоянного тока в механическую, обеспечивая при этом плавное и экономичное регулирование частоты вращения. Это преимущество перед двигателями переменного тока обеспечивает применение двигателей постоянного тока в электроприводах с широким диапазоном изменения скорости вращения.

В предыдущие годы было выпущено много двигателей постоянного тока, управляющей и измерительной аппаратуры для этих двигателей и запчастей к ним. Это определяет их широкое использование, снижение весовых характеристик, повышение качества, снижение цен, экономия ресурсов.

Двигатели постоянного тока находят применение в приводах прокатных станов, станков, на транспорте и в других системах автоматизированного электропривода, в беспилотной технике: дроны (квадрокоптеры, самолеты (БПЛА), наземные платформы (танки, машины, роботы), лодки. Беспилотник – беспилотный аппарат.

Актуальность виртуальной лаборатории постоянного тока

Виртуальные лаборатории, смоделированные в электронной среде на реальных объектах, позволяют формировать необходимые компетенции. Создание виртуальных лабораторий позволяет проводить эксперименты с оборудованием и   материалами, соответствующими реальной лаборатории и знакомиться с компьютерной моделью для овладения практическими навыками и умениями в профессиональной деятельности.

Для использования виртуальных лабораторий для научных экспериментов сначала необходимо выбрать подходящее программное обеспечение или веб -платформу, она должна предоставлять доступ к необходимым инструментам и симуляциям. Затем исследователь может создать экспериментальные сценарии, выбирая параметры и условия, которые будут воссозданы в виртуальной среде.

После создания сценария исследователь может провести эксперименты, взаимодействуя с виртуальными объектами, выполнить необходимые действия и проанализировать полученные данные.

Для разработки электропривода постоянного тока предлагается использовать отечественные программные обеспечения вместо импортных. Это упростит работу разработчикам электропривода, так как программное обеспечение будет на русском языке и для написания выше указанной программы не требуется знание сложных языков программирования С++ и ассемблер. Такой программой является система MexBIOS, в ней можно разрабатывать компьютерную модель для машин постоянного тока, использовать для проведения лабораторных работ по электроприводу, электрическим машинам, применять в производстве.

Одним из таких программных обеспечений является программа MexBIOS. Это отечественная разработка для импортозамещения.

Представление материала в виртуальной лабораторной работе отличается более детальным описанием процесса, множеством подсказок, ссылок и наличием анимации.

Основу виртуальных лабораторий составляет компьютерная программа, которая состоит:

- компьютерная программа, которая осуществляют моделирование необходимых процессов;

- Преобразователь частоты который включает в себя трёхфазный неуправляемый выпрямитель на диодах HER508, двухфазный управляемый выпрямитель на транзисторах IRF740, микроконтроллер TMS320F28335, два драйвера IR2110, персональный компьютер, переходник RS485-USB.

Алгоритм работы виртуального стенда

ПО стенда состоит из двух программ:

Первая программа, (режим работы моделирование) - моделирует работу электропривода с двигателем постоянного тока;

Вторая программа, (режим работы) - обмен данными с микроконтроллером. Это процесс управления и наблюдения за работой реального устройства с загруженной программой Мехбиос управляющего реальным технологическим процессом.

1. Вначале рассчитываем параметры схемы замещения двигателя постоянного тока, которые необходимы для работы виртуальной программы в режиме работы моделирование - программа №1. Заносим расчеты в программу №1, в процессе работы настраиваем параметры регуляторов для получения оптимального режима работы электропривода, снимаем основные характеристики с помощью виртуального осциллографа для подтверждения удовлетворительной работы электропривода.
2. Затем пишем вторую программу, в неё заносятся параметры регуляторов, которые определены в программа №1. Компилируем для проверки на отсутствие ошибок. После этого программа № 2 загружаем во флеш память микроконтроллера. Микроконтроллер через драйвер по заданному алгоритму будет управлять двигателем. И запускаем реальный преобразователь частоты, который управляет двигателем постоянного тока. Производим отладку программы № 2 с помощью реального осциллографа.

Рисунок 1. Схема режима моделирования, предназначенная для имитации работы лабораторного стенда управления двигателем постоянного тока, программа №1

Рисунок 2. Схема постоянного двигателя предназначена для загрузки в микроконтроллер ТМS-320 F28335, программа № 2

Разрабатываемая виртуальная лаборатория реализуется в учебном процессе кафедр: «Строительства, энергетики и транспорта» и «Электрооборудования судов».

Список литературы:

1. Письменский Г.И. Дистанционное и виртуальное обучение. – Москва: Современный гуманитарный университет, 2015, - № 12(102).- 128 с.;
2. СмурновЕ.С. Автоматизация и диспетчеризация систем электроснабжения. Изд-во: Лаборатория книги, 2010. 101 с.;
3. Хвостов В. С. Электрические машины: Машины постоянного тока: Учеб. для студ. электром. спец. вузов / Под ред. И. П. Копылова. — Москва: Высшая школа, 1988. — С. 336;
4. Трухин, А.В. Виды виртуальных компьютерных лабораторий / А.В. Трухин // Информационные технологии в высшем образовании. 2005. С. 58-67;
5. Трухин, А.В. Об использовании виртуальных лабораторий в образовании / А.В. Трухин // Открытое и дистанционное образование. – 2002. – № 4 (8).