Дана стаття присвячена розробці системи лабораторних робіт в курсі "електропривод"В системі віддаленого формування. Опис системи закінчено, дозволяє витрачати експериментальні дослідження електричних машин від віддаленого робочого місця, обладнаного комп'ютером і пов'язаний з місцевою комп'ютерною мережею або мережею Інтернет.

Анотація наукової статті з електротехніки, електронної техніки, інформаційних технологій, автор наукової роботи - Бурьков Д. В., Волощенко Ю. П.


Laboratory works at the rate The electric drive for system of remote training

Given clause is devoted to system engineering for carrying out of laboratory works in a course The electric drive in system of remote formation. The description of the system is resulted, allowing to spend experimental researches of electric machines from the removed workplace equipped by a computer and connected to the local computer network or a network the Internet


Область наук:
  • Електротехніка, електронна техніка, інформаційні технології
  • Рік видавництва: 2008
    Журнал: Известия Південного федерального університету. Технічні науки

    Наукова стаття на тему 'Лабораторні роботи з курсу «Електричний привід» для системи дистанційного навчання'

    Текст наукової роботи на тему «Лабораторні роботи з курсу« Електричний привід »для системи дистанційного навчання»

    ?1 - уставка на завищення при Рв > ротах

    2 - уставка на заниження при Рв ^ ротах

    Ротах В.Г. V 7 ^-

    Ртіії !

    І

    I

    Рм,

    ротах

    Ртіії

    ш

    3 - уставка всередині діапазону 4 'уставка поза діапазону

    при Ртш 5? Рв5 = ротах при Рв < Рт1п і Рв > ротах

    Рис.1. Логіка роботи каналу управління

    • уставка на завищення

    • уставка на заниження

    • вхід тиску в встановлені межі

    • вихід тиску за встановлені межі

    Установка рівнів регулювання і алгоритму може встановлюватися з індикатора датчика або по цифровому інтерфейсу. Похибка спрацьовування не перевищує похибки датчика. Релейний вихід комутує струм до 100 мА при напрузі 24В. Наявність функцій архівування даних вимірювань і управління виконавчими пристроями істотно розширює спектр застосувань розробленої серії датчиків.

    УДК 681.518

    Д.В. Бурьков, Ю.П. Волощенко

    ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ ПО КУРСУ «ЕЛЕКТРИЧНИЙ ПРИВІД» ДЛЯ СИСТЕМИ ДИСТАНЦІЙНОГО НАВЧАННЯ

    ПФУ володіє розвиненою системою територіально рознесених підрозділів, філій і представництв, тому особливо актуальною на сьогоднішній день є завдання впровадження технологій дистанційного навчання. При вивченні технічних дисциплін важливу роль відіграють такі форми роботи студентів, як: лабораторні та практичні заняття, курсові роботи і проекти. Ці види робіт, в більшості випадків, достатньо складно реалізуються в системах дистанційного навчання, оскільки вимагають оснащення лабораторій спеціальним обладнанням для прищеплення учнем реальних практичних умінь і навичок, аналогічних тим, які вони отримують при традиційних формах виконання завдань. Причому саме ці види занять дозволяють сформувати затребуваного повноцінного технічного фахівця. В першу чергу це відноситься до лабораторних практикумам з технічних дисциплін, оскільки вартість лабораторного обладнання унеможливлює забезпечення кожного студента повним комплектом необхідних інструментальних засобів при дистанційній формі навчання.

    Зазвичай при відсутності можливості проведення реальних лабораторних

    робіт, вони проводяться віртуально з використанням комп'ютерів. Однак віртуальні лабораторні роботи не дають студентам повного уявлення про реальну лабораторній установці і, що особливо важливо, немає можливості порівняти результати теоретичних експериментальних досліджень. Тому необхідно вирішувати завдання впровадження в навчальний процес сучасних технологій дистанційного навчання із залученням реального лабораторного устаткування.

    Вирішення цього завдання дозволить, зокрема, надати можливість виконання лабораторних робіт для всіх студентів, які вивчають конкретну дисципліну, незалежно від форми навчання та територіального розташування навчального корпусу і лабораторій. Ця проблема може бути вирішена шляхом управління лабораторних стендом за допомогою персонального комп'ютера, оснащеного необхідним програмним забезпеченням (ПЗ) і підключеного до мережі Інтернет. При вирішенні даного завдання необхідно враховувати наступні аспекти:

    1. Використання ПЗ управління стендом і ПО передає дані по мережі, не перевантажувати процесор і канал передачі даних.

    2. Забезпечити повністю автоматизований процес управління стендом за допомогою ПК.

    3. Врахувати можливість передачі додаткової інформації (аудіо-, відео-) по паралельним портам.

    На кафедрі електротехніки і мехатроніки (ЕІМ) ТТІ ПФУ при організації навчального процесу в філіях, в зв'язку з відсутністю на місцях необхідного обладнання, виявилося неможливим повноцінне виконання лабораторних робіт з дисципліни «Електричний привід», яка є однією з базових у підготовці бакалаврів, спеціалістів і магістрів за спеціальністю "Електрообладнання та електрогосподарство підприємств, організацій і установ".

    Для виконання лабораторних робіт в повному обсязі була спроектована, створена і апробована система, що дозволяє проводити експериментальні дослідження електричних машин з віддаленого робочого місця, оснащеного комп'ютером і підключеного до локальної обчислювальної мережі або мережі Інтернет.

    Проектування системи велося в кілька етапів:

    1) аналіз апаратної частини (стенд, блок сполучення, персональний комп'ютер (ПК));

    2) перевірка сумісності встановленої операційної системи з програмним комплексом управління стендами;

    3) вирішення зазначених проблем сумісності;

    4) перевірка керованості стендом за допомогою тільки ПК для всього комплексу лабораторних робіт;

    5) розробка структури програмного комплексу, для віддаленого управління персональним комп'ютером;

    6) апробація віддаленого управління лабораторних стендом засобами локальної обчислювальної мережі (ЛОМ);

    7) тестування системи віддаленого управління коштами мережі Інтернет.

    При розробці системи були використані стенди, що випускаються науково-технічних підприємством «Центр» (г. Могилев, Белоруссия) "Електропривод" НТЦ-24 і "Сервопривод" НТЦ-30. Стенди передбачають мікропроцесорне управління, що дозволяє підключати до стенду комп'ютер і використовувати його не тільки для збору і обробки інформації, але і як засіб управління стендом. Завдяки такій інтеграції відсутня необхідність безпосередньо виконувати лабораторну роботу на стенді.

    Використовувані для виконання лабораторних робіт стенди складаються з сле-

    дмуть підсистем: двох спарених електромашинних агрегатів (ДПТ-ДПТ, ДПТ-АД); системи живлення електродвигунів; підсистеми вимірювання; замкнутої системи підлеглого регулювання, призначеної для вивчення систем автоматичного управління; релейного підсистеми, для реалізації релейних схем пуску, реверса і гальмування електроприводів; блоків зв'язку з комп'ютером, що дозволяє використовувати комп'ютер як для збору і обробки інформації, так і для управління стендом. Стенди дозволяють вивчати: автоматизований електропривод, силову перетворювальну техніку, системи керування електроприводами, системи автоматичного управління.

    Технічно реалізація проведення дистанційних лабораторних робіт була здійснена за допомогою сполучення лабораторного стенду з комп'ютером, використовуючи вбудований в вимірювальну підсистему інтерфейс RS485. Вимірювальна підсистема стенду дозволяє вимірювати і передавати на комп'ютер такі величини: струми збудження двигунів постійного струму; струм, напруга і частоту асинхронного двигуна; струм і напруга на виході Широтноімпульсна перетворювача (ШИП); струми і напруги двох спарених електромашинних агрегатів в системі "Генератор-Двигун"; частоти обертання двигунів; температуру обмотки двигунів. Підсистема вимірювання розподілена по стенду, частина функцій цієї підсистеми покладена на перетворювачі, частина на плати вимірювання:

    - плата вимірювання аналогових величин, що перетворює струми і напруги в цифрові значення і відображає виміряні величини на індикаторах стенду.

    - плата вимірювання швидкості, що реалізує квадратура рахунок сигналів з інкрементних датчиків частоти обертання валів двигунів і індикацію виміряних значень;

    - плати термометрів, що перетворюють інформацію з цифрових датчиків температури DS1820 (Dallas Semiconductors) і індиціюється величини температури двигунів.

    Результати вимірювань виводяться на керуючий комп'ютер, аудіовізуальна інформація (процеси в лабораторній установці) передається на той же комп'ютер за допомогою web-камери і мікрофона. Управління процесом вимірювання здійснюється дистанційно.

    Студенти територіально віддалених філій, за допомогою персонального комп'ютера, підключеного до мережі передачі даних, і оснащеного програмними засобами управління віддаленим комп'ютером, отримують доступ до сеансу операційної системи на комп'ютері, підключеному до стенду, перебуваючи при цьому за іншим комп'ютером.

    Істотною перевагою такого способу підключення є можливість використання при проведенні лабораторної роботи програмного забезпечення, розробленого спеціально для цього стенду. Спрощена схема дистанційного керування стендом приведена на рис.1.

    Безпосередньо управління роботою стенду з персонального комп'ютера здійснюється за допомогою програми EL-drive, яка дозволяє:

    - виконувати лабораторні роботи в автоматичному режимі з мінімальною участю користувача в процесі;

    - виконувати лабораторні роботи, відстежувати зміни електричних величин (а також швидкості обертання і температури) в реальному часі на ПК і реєструвати їх значення з заданим інтервалом;

    - реєструвати перехідні процеси пуску, гальмування, сбро-са / накинув навантаження і ін. з інтервалом часу 0,2 с і більше.

    - здійснювати стабілізацію вимірюваних величин на заданому рівні (наприклад: підтримка струмів збудження на заданому рівні в незалежності від нагрівання обмоток) [1, 2].

    ргоху-сервер ТТІ ПФУ

    лабораторний стенд

    Рис.1. Схема дистанційного керування стендом

    Головне вікно програми (рис. 2) розділене на кілька блоків: блок 1-задає величини струму динамічного гальмування і напруги на виході ШИП; блок 2 - задає струм збудження для кожного двигуна окремо; блок 3 - задається величина струму динамічного гальмування, напруги і частоти на виході АІН; блок 4 - відключення режиму управління з ПК і дозвіл управління з панелі стенда, а також відновлення початкових установок; блок 5 - основне меню програми; блок 6 - індикація режимів роботи; блок 7 - повідомлень про помилку введення-виведення.

    Мал. 2.Основні вікно програми ЕЬ-yoпуг

    Лабораторний практикум з курсу «Електричний привід» для дистанційного навчання включає в себе роботи [1], [2]:

    1. Визначення моменту інерції і махового моменту електроприводу методом вільного вибігу.

    2. Дослідження швидкісних і механічних характеристик електродвигуна постійного струму незалежного збудження.

    3. Дослідження регулювальних властивостей електродвигуна постійного струму незалежного збудження в системі "генератор-двигун".

    4. Дослідження навантажувальних діаграм електродвигуна.

    5. Дослідження схеми керування електродвигуном постійного струму.

    6. Дослідження реверсивної схеми керування трифазним асинхронним електродвигуном з гальмуванням противовключением.

    7. Дослідження механічних характеристик асинхронного електродвигуна з фазним ротором.

    8. Дослідження схеми керування трифазним асинхронним електродвигуном з фазним ротором.

    9. Дослідження широтно-імпульсного перетворювача на ЮБТ-модулях.

    10. Дослідження одноконтурной системи стабілізації швидкості.

    11. Дослідження одноконтурной системи стабілізації струму.

    12. Дослідження системи підлеглого регулювання.

    Для забезпечення самостійної роботи студента були розроблені загальні вказівки з дистанційного управління лабораторними стендами "Електропривод" НТЦ-24 і "Сервопривод" НТЦ-30 за такою структурою:

    - опис стенду;

    - схема дистанційного керування стендом;

    - встановлення та налаштування програмного забезпечення;

    - віддалене підключення до лабораторного стенду;

    - робота з програмою ЕЬ ^ ПУЕ.

    Для кожної лабораторної роботи були підготовлені методичні вказівки містять мета роботи, теоретичні відомості, завдання для виконання лабораторної роботи, контрольні питання.

    При апробації системи було встановлено наявність невеликих затримок реакції програмного забезпечення на команди користувача. Це обумовлено великою кількістю пристроїв різного типу, задіяних при передачі сигналу по лінії зв'язку, і асиметричним принципом побудови мережі Інтернет. У вказівках з дистанційного управління лабораторними стендами дані рекомендації, що дозволяють звести їх до мінімуму.

    В даний час на кафедрі ЕІМ ведеться підготовка дистанційного проведення лабораторних робіт на навчально-лабораторному комплексі «Модель електричної системи з вузлом комплексної навантаження», який дозволяє досліджувати роботу елементів електричних мереж.

    БІБЛІОГРАФІЧНИЙ СПИСОК

    1. Науково-технічне підприємство «Центр». Лабораторний стенд «Електропривод», паспорт. Могильов, 2005.

    2. Науково-технічне підприємство «Центр». Лабораторний стенд «Сервопривод» паспорт. Могильов, 2005.


    Ключові слова: ОСВІТА ВІДСТАНІ / ЕЛЕКТРОПРИВІД / ЛАБОРАТОРНІ РОБОТИ / ІНТЕРНЕТ / THE DISTANCE EDUCATION / THE ELECTRIC DRIVE / LABORATORY WORKS / INTERNET

    Завантажити оригінал статті:

    Завантажити