Comme nous l'avons fait pour BelAZ. Partie 3 - Mise en service sectionnelle

Il s'agit du troisième article du cycle sur le camion ( premier , deuxième ). Maintenant, nous allons à la carrière, installons des équipements électriques sur la voiture et partons pour le premier vol! Mais, bien sûr, rien n'est aussi simple, avec un clin d'œil, et je vais parler des nombreux problèmes que nous avons rencontrés lors d'un voyage d'affaires. Bien que nous ayons testé tous les équipements au laboratoire dans le dernier article, la réalité frappe d'un point de vue complètement différent. Cet article sera composé de nombreuses vidéos et photos!

Assemblage de la machine

Le camion-benne sur lequel nos équipements ont été installés est exploité dans une carrière de la région de Kemerovo. Ils y achètent du charbon, il est donc plus correct d'appeler cet endroit une coupe (les mines de charbon sont généralement appelées coupes). Le panorama en coupe est le plus courant pour de tels endroits:



Mais, bien sûr, la voiture ne roulait pas au milieu de la route. Lors de l'utilisation d'un tel équipement, il doit y avoir un endroit où le réparer. Un tel endroit dans notre cas était un grand hangar, une sorte de "garage" pour les camions à benne. Là, ils changent les pneus, réparent et entretiennent de toutes les manières. En fait, il y avait des travaux en cours pour remplacer une transmission électrique, l'ancienne, par notre nouvelle sur l'un des camions bennes.

Le temps à l'arrivée était ce dont nous avions besoin (voir le thermomètre sur le panneau LED):



Il faisait plus chaud dans l'atelier même, mais comme les portes s'ouvraient / se fermaient toujours pour le passage des voitures, il était impossible d'y travailler sans une veste chaude.

Ici, une ancienne armoire de commande est retirée de la machine par une grue:



Ensuite, les moteurs de traction sont supprimés:



Les moteurs sont insérés dans une sorte de «barillet» de l'essieu arrière. Au niveau du moteur, l'arbre sort de deux côtés - d'un côté, à l'intérieur du barillet, il y a un frein mécanique et, d'autre part, une roue est vissée. Au sommet de la boîte de vitesses, un disque avec un pneu est monté sur des boulons.

Ici, sur cette photo, les travailleurs montent des étriers de frein sur notre moteur de traction.



Le frein mécanique de ces machines est utilisé en cas d'urgence et de stationnement. Ils ne ralentissent pas en mouvement, car alors tout à l'intérieur du canon va chauffer et s'allumer - il n'y a nulle part où détourner l'énergie de freinage mécanique. Sur la photo, vous pouvez également voir comment tous les fils sortent dans la même direction, qui sont ensuite connectés au bornier à l'intérieur du canon.

Ensuite, une armoire de commande est installée sur le pont (oui, BelAZ a un pont).



Notez que la nouvelle armoire est nettement inférieure à la précédente (comparer avec la photo ci-dessus où la grue a soulevé l'ancienne armoire). Cela donne au conducteur une meilleure vue dans la fenêtre de droite.

Vous souvenez-vous de la blague: «Jusqu'à six personnes peuvent être dans la trousse de premiers soins BelAZ pour le traitement ambulatoire»? Donc, en fait, la cabine est très petite, étroite et il y a exactement deux endroits. Le design à l'intérieur n'est pas sophistiqué, mais fonctionnellement tout ce dont vous avez besoin est là, même la climatisation. Sur la photo, le panneau avant est légèrement démonté, l'installation est en cours:



Dans le même temps, le panneau de commande avec des appareils est assez moderne, avec un grand écran couleur et magnifique (presque comme celui de Tesla). Elle se tient au volant:



Ce panneau affiche toutes les informations sur la voiture, et pour chaque sous-système il y a sa propre page. Propre page sur l'hydraulique, l'ICE, la transmission, etc. Mais le panneau est principalement informatif et ne contrôle rien de vital - c'est-à-dire l'absence de transmission n'affecte pas le fonctionnement de la transmission. Malheureusement, personne n'a convenu d'un protocole d'échange numérique avec ce panel à l'avance; pour nous, nous n'avons pas fait de page avec notre lecteur. Par conséquent, nous avons d'abord décidé que notre conduite serait «pas de fenêtres, pas de portes» - deux ampoules pour indiquer les accidents et cela suffit.

Cependant, l'installateur local (pour lequel un merci spécial à lui) a été fourni avec le protocole d'échange avec le panneau sous la forme d'une étiquette de colis CAN, obtenue directement sur place par la méthode d'analyse rapprochée des journaux (ou reniflement populaire). Sans réfléchir à deux fois, nous nous sommes adaptés à ce protocole et avons commencé à envoyer les colis nécessaires avec notre contrôleur, après quoi la télémétrie de notre lecteur sur le panneau a pris vie et a commencé à être affichée sur des champs similaires à partir d'une autre transmission électrique:



Pour ne pas dire qu'il y a beaucoup de tout, mais au moins le conducteur peut voir les courants, les tensions et les températures. Sont également inclus l'état de l'inclusion du régulateur de vitesse, les erreurs sur les convertisseurs, l'état du sélecteur de direction, etc. Tous les autres diagnostics sont effectués à partir de l'ordinateur portable du régleur avec un programme de maintenance du fabricant de la transmission (c'est-à-dire qu'en plus du variateur lui-même, il a été nécessaire de développer un logiciel de maintenance).

Première inclusion

Après avoir vérifié l'alimentation de l'instrument, vérifié la présence de tous les nœuds dans le réseau CAN et la continuité des câbles d'alimentation, vient le moment de la première mise sous tension. Les roues arrière du camion à benne basculante sont suspendues, le moteur tourne au ralenti. Tous les paramètres de protection sont réduits à «vol rasant». C'est-à-dire si au moins quelque chose saute quelque part, au moins le courant, au moins la tension - toute télémétrie, alors immédiatement tout s'éteint.

En mode manuel, à partir de l'ordinateur portable, nous réglons un petit courant d'excitation du générateur et appuyons sur le précieux bouton "Démarrer". La tension sur le bus DC monte lentement à 100V. Rien de frappé? La protection n'a pas frappé? Le contrôle de l'isolement du jeu de barres a échoué? Ça ne sent rien? Personne ne crie "coupé"? Tout est lisse dans les journaux? Bon. Vous pouvez l'augmenter un peu plus haut, jusqu'à 400. Voici à quoi cela ressemble dans nos journaux de "journalisation" de télémétrie (en mode en ligne, les graphiques rampent vers la droite en temps réel):



Vérifiez maintenant chaque moteur de traction. Nous définissons une petite vitesse, toujours en mode manuel, abaissons également toutes les protections jusqu'en bas, cliquez sur "Démarrer". Voici à quoi cela ressemble de l'extérieur:

Vidéo d'une roue qui tourne


Voici à quoi cela ressemble dans les journaux:



Au moment de l'accélération des roues, la tension sur le circuit intermédiaire de tous les appareils (blanc) a légèrement augmenté, le courant statorique de toutes les triades du premier moteur a augmenté (violet), le courant d'excitation (orange), le générateur a montré du courant le long du bus CC (rouge), une petite puissance de 43 kW ( bleu), et la vitesse de rotation (jaune) a atteint l'objectif, 200 tr / min, après quoi tout le reste est tombé à zéro. Presque aucune énergie n'est dépensée au ralenti, au niveau de l'erreur de mesure.

Nous répétons tout avec le deuxième moteur - cela fonctionne. Ensuite, nous vérifions tout de la même façon à partir des commandes - de la pédale d'accélérateur, des freins. Nous accélérons et ralentissons les moteurs plus rapidement, les élevons plus haut que les paramètres de fonctionnement de la protection.


Malheureusement, il y a un échappement faible dans l'atelier et le moteur diesel est très enfumé - pendant les tests, il a déjà tout fumé, de sorte qu'une brume clairement visible est apparue dans l'atelier et sa tête a commencé à lui faire mal. Éteignez et ouvrez immédiatement toutes les portes - une pause fumée. Cependant, toutes les choses de base ont été vérifiées et vous pouvez mettre le camion sur roues, peut-être qu'il atteindra la rue elle-même, et il sera possible de continuer la mise en service là-bas, à l'air frais. Dans ce cas, faire reculer le camion-benne est toujours quelque chose - l'organisation exploitante a toujours ces machines qui peuvent être rapportées à la maison pour réparation:

"Pokatushki" et les premiers problèmes

Ainsi, le camion à benne basculante est sur roues, et la voici, la première sortie tant attendue de l'atelier par ses propres moyens:


Mais avec la toute première tentative de presser le gaz plus fort, la protection contre les surintensités sur le bus DC du générateur a fonctionné. Le courant a dépassé la protection de 1500 A (courant nominal à pleine puissance - 1100 A). Dans le même temps, la voiture n'a même pas roulé, le conducteur n'a fait qu'appuyer fortement sur le gaz et tout s'est arrêté. Qu'est-ce qui est visible dans les journaux? Mais rien:



Il y avait de la tension, puis un petit «coup» dans les courants des moteurs et du générateur (seulement 30 A par le journal), et puis tout était nul. Et où est 1500A? Le fait est que l'envoi régulier de journaux au réseau CAN s'accompagne d'une période d'environ 50 à 100 ms, et que les données qui y sont affichées sont moyennées, avec une durée moyenne d'environ 50 ms. Par conséquent, oui, quelque chose s'est produit là, dans un très court laps de temps, mais quoi - par ces journaux n'est pas visible. Pour clarifier un tel problème, vous devez supprimer la forme d'onde à l'aide du convertisseur lui-même. Nous chargeons la tension et le courant sur le bus, le courant d'excitation du générateur dans l'oscilloscope logiciel du contrôleur du générateur. Nous répétons l'expérience ... et opa:



Ici, le rouge est le courant redressé du générateur, et il a atteint 2000A, la limite de mesure du contrôleur, et à en juger par la forme de la courbe, quelque part il était clairement au-dessus de cette étagère! Deux kiloampères et plus, Karl! Et la tension sur le bus s'affaisse à ce moment de 250V à presque zéro! Et tout cela se passe en 5ms puis tout est restauré. Dans le même temps, le courant d'excitation monte également ... Bien que le contrôleur doive le limiter à 30A maximum, puis à 60A. Que se passe-t-il?!

Regardons d'autres quantités, cette fois en réglant le courant d'excitation et la vitesse du générateur. Peut-être que la tâche du courant d'excitation s'envole en raison d'un problème ou la vitesse de rotation saute-t-elle en quelque sorte? Mais non, tout est stable:



Le réglage du courant d'excitation, rouge, est à peine égal à 17A, et est remis à zéro dès que la protection en 1500A est activée. La vitesse de rotation (bleue) se comporte également, elle est stable comme une étagère jusqu'au moment de l'accident, puis sa mesure est arrêtée lorsque le convertisseur est éteint. Cependant, les courants continuent de croître par eux-mêmes, le contrôleur ne peut rien faire! D'accord. Voyons ce que font les moteurs de traction en attendant. C'est peut-être une sorte de court-circuit dans le bloc générateur, mais sur les moteurs, tout est en ordre? Ouais, le voici:



Au moment de tirer brusquement, les moteurs tentent de sauter pour déterminer le courant de phase de la tâche 300A (violet). Le courant bleu du stator (en moyenne sur toutes les triades de la machine) franchit honnêtement la tâche en 4 ms, et cela s'accompagne également d'une chute de tension synchrone dans le circuit intermédiaire (turquoise). Eh bien, maintenant tout est clair.

Les moteurs consomment considérablement beaucoup d'énergie en peu de temps à partir de la liaison CC. Cette énergie, malgré le fait que le moteur ne tourne pas, va au "pompage" des inductances du stator par le courant moteur. C'est-à-dire l'énergie du condensateur du bus CC entre dans l'inductance du moteur - d'un réservoir d'énergie à un autre.

La puissance de crête, comme le montrent les calculs sur une serviette, est d'environ 400 kW! Étant donné que la tension sur la liaison CC au démarrage est faible, l'énergie qu'elle contient est également faible ( $$${CU ^ 2} / 2$) Cette énergie n'est pas suffisante pour «charger» l'inductance des enroulements du moteur ( $$${LI ^ 2} / 2$), par conséquent, la tension commence à chuter fortement avec l'augmentation du courant. Pour cette raison, l'énergie commence à être consommée par le générateur, et tout est simple pour lui - plus la tension sur le bus est basse, plus elle donne de courant à travers le redresseur. Ce n'est que maintenant, en raison de l'inertie de la machine synchrone, qu'elle donne un courant avec un retard, elle ne peut pas commencer à fournir une puissance de 400 kW aussi vite que les moteurs en ont besoin. Il a besoin de plus de temps pour que le courant s'accumule dans ses inductances. Et les moteurs de traction consomment rapidement la tension dans le bus à presque zéro, et en réponse à ce coquin, après quelques millisecondes, le générateur répond avec des courants en kiloampères!

Que faire C'est simple, personne n'a besoin de réagir pendant 4 ms pour appuyer sur la pédale d'accélérateur. Il est nécessaire d'introduire un régleur d'intensité dans le logiciel du contrôleur des moteurs convertisseurs, c'est-à-dire augmentez progressivement la tâche en cours pendant, disons, 50 ms. Cela n'affectera pas la réactivité de la machine, mais cela exclura une forte augmentation de puissance sur le générateur afin qu'il ait le temps de céder au courant. Ils l'ont fait, ont-ils demandé, cela fonctionne!

C'est parti! Mais nous sommes partis pas loin. Avec une dynamique d'accélération croissante, la protection a recommencé à fonctionner. Maintenant, ce n'est pas au départ, mais à 15 km / h. Maintenant, l'oscillogramme des courants et des tensions sur le générateur ressemblait à ceci:



Accumulation oscillatoire explicite! Le courant et la tension du bus DC commencent à osciller en antiphase, augmentant et augmentant l'amplitude. Fréquence sinus de 70Hz dans le bus DC, résonance cependant! Et avec quoi?

J'adorerais dire quel était cette fois le firmware de quoi et où nous avons éliminé cette accumulation, mais l'article ne traite pas de cela. Plutôt, non seulement à ce sujet, mais aussi à bien plus. Seuls des exemples typiques de problèmes sont donnés, car ils sont sortis et sont sortis, et nous avons gouverné et corrigé le logiciel, les coefficients et la logique de l'équipement, jusqu'à ce que tout se passe bien - vous ne pouvez pas tout décrire! Une telle mise en service avec des modes de fonctionnement jouets du camion-benne a duré des jours, identifiant des problèmes tels que, a priori, à un objet réel, il était impossible de concevoir ou de modéliser.

Pendant tout ce temps, alors que les programmeurs recherchaient férocement des vibrations inconnues et d'autres démons, extérieurement, la voiture roulait de façon déprimante en rond devant les portes de la boutique, quelque chose comme ceci:

Nous devons aller plus loin

Lorsque tous les problèmes du premier bastion ont été plus ou moins débogués et que les défenses ont cessé de couler tous les 100 mètres, le moment est venu pour la première marche dans la coupe. Il s'agit également d'une procédure distincte, il est nécessaire de rédiger des demandes de sortie de voiture, pour une raison quelconque, il est nécessaire d'aller avec une voiture d'escorte de passagers, de coordonner le temps, etc. Mais, néanmoins, nous sommes dans une carrière. Autrement dit, dans le contexte. Nous attendons le chargement en ligne de la pelle:


Au début, nous avons demandé de nous charger non pas en haut, mais à moitié, pour un test. Ils en ont demandé la moitié, mais ils ont évidemment empilé nos sens davantage! Eh bien, que faire, allons-y, pour la première fois avec une charge utile! Vidéo de l'intérieur (soigneusement, expressions émotionnelles, regardez avec un casque!):


Dans le journal, l'équitation semble encore plus intéressante (bien sûr, pour ceux qui peuvent voir la matrice):



L'image est l'endroit idéal pour surmonter la diapositive de la vidéo. Au début, les fluctuations sont visibles, cette voiture saute sur ses pneus sur des routes accidentées, la jambe du conducteur met le même gaz «sautant», et la transmission le remplit. Puis la colline commence. Le graphique jaune de la vitesse des moteurs de traction descend à 600 tr / min, ce qui correspond à 10 km / h. Dans ce cas, à en juger par le graphique du courant violet, seule la moitié du débit maximal dans les phases, c'est-à-dire les moteurs ont une double alimentation en couple. La voiture ne va pas plus vite simplement parce qu'il n'y a pas assez de puissance diesel pour la plus grande - le graphique bleu sur le deuxième axe a atteint le «plateau» de 770 kW et reste constant (avec les révolutions diesel) quelle que soit la vitesse changeante de la voiture. C'est-à-dire ici, la transmission électrique transforme complètement la pleine puissance diesel (moins le rendement) en augmentant la masse sur la pente, sans contrecarrer aucune de ses limites. Cela fonctionne comme si la transmission mécanique était toujours correctement sélectionnée et toujours optimale.

Mais, nous étions distraits. On y va! Et maintenant, il est temps de déverser la charge utile. Voici à quoi ressemble le vidage, et encore une fois nous attendons en ligne:


De cette façon, une carrière se forme, déversant des stériles aux bons endroits.

Puis nous sommes redescendus, maintenant nous étions complètement chargés, nous y sommes allés encore et encore et encore ... La machine a commencé à s'impliquer progressivement dans le travail. En cours de route, bien sûr, les déclenchements des défenses ont eu lieu, j'ai dû chasser à nouveau avec les oscillogrammes pour des raisons, mais au fil du temps les protections ont tiré de moins en moins, et la voiture a roulé de plus en plus sans arrêts. Ensuite, nous avons commencé à donner à la voiture un quart de nuit (sans programmeur dans la cabine). Dans la matinée, ils ont téléchargé les journaux de la carte SD industrielle dans le contrôleur de niveau supérieur, étudiant les endroits intéressants et sondant les plaintes des conducteurs.

Liste de souhaits

Et puis ... Ensuite, toutes sortes d'améliorations imprévues du logiciel ont commencé, disons. Quelque chose qui n'affecte pas la fonctionnalité principale, quelque chose qui n'était pas dans le mandat, mais comme il s'est avéré que "tous les autres camions à benne basculante l'ont et c'est très pratique." Par exemple, il s'est avéré que toutes les nouvelles machines ont un système de recul. C’est comme dans les voitures particulières, mais avec quelques nuances de «carrière». En général, il était nécessaire de faire en sorte que si le sélecteur de direction se trouve en avant, la voiture ne puisse rouler qu'en avant et en arrière, elle reposait sur ce qui était disponible. C'est-à-dire de sorte que lorsque vous montez la pente pour libérer complètement le gaz, la voiture s'arrête en douceur et ne recule pas. Et si vous avez besoin d'aller de l'avant, le conducteur secouerait le gaz et la voiture sans reculer et les secousses montaient. Et tout de même avec le sélecteur en arrière - vous ne pouvez pas avancer. Et dans le contre-roll neutre devrait être désactivé.

Mais personne n'a dit à l'avance que cela devait être fait! Oui, avec mes propres yeux sur une carrière, il devient clair que sans ce régime, il est vraiment gênant de faire fonctionner les machines. Mais voici le problème - c'est si simple à faire avec un frein mécanique, dans les voitures à vitesse nulle, il est serré par les soupapes du bloc ABS (ou autre?) Et c'est tout. Et vous n'avez pas à dépenser d'énergie ou à faire des exercices d'équilibrage. Sur BelAZ, tous les systèmes sont divisés, et il y a trois pédales - gaz, un frein mécanique et un frein électrique (où l'embrayage est généralement utilisé). Donc: les freins mécaniques sont contrôlés uniquement directement depuis votre pédale sans aucune électronique. Par conséquent, si vous faites un recul sur cette construction de camions à benne, alors uniquement au moyen d'un freinage par un moteur de traction.

Et pour garder dans une position le moteur électrique avec une charge sous la forme d'un camion à benne debout sur une pente n'est pas si simple! … , . . . , . C'est-à-dire -, « , », , -. , , - , , , -… , ( ), .

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Conclusion

Bien que la machine soit déjà devenue adulte et entre dans la coupe de façon autonome, nous ne l'oublions pas - nous avons laissé une antenne GSM aux techniciens de maintenance locaux, et si cela se produit, nous nous connectons à distance et diagnostiquons ce qui ne va pas. Vous devez vous rendre sur place uniquement si quelque chose d'irréparable se casse. Les pannes telles qu'un fil tombé ou une pompe défectueuse sont réparées par le personnel local, et c'est notre affaire de nous connecter et de dire à quel endroit se trouve le problème et où le voir.

Vraisemblablement, c'est le dernier article sur ce projet. S'il y a des suggestions dans les commentaires sur quoi dire d'autre qui ne rentre pas dans le format du commentaire de réponse, alors nous penserons à écrire une suite.

La série d'articles s'est avérée, bien sûr, unilatérale - une sorte de regard sur le projet des programmeurs. Je suis sûr que tous les autres participants au projet, concepteurs de machines et d'armoires, installateurs et travailleurs auraient également beaucoup à dire de leur point de vue. Peut-être qu'un jour ils écriront quelque chose de similaire.

De plus, l'article n'a même pas examiné de près tous les algorithmes de contrôle du camion-benne lui-même, car pour cela ce n'est pas un article qui doit être écrit, mais une thèse. Comment l'équilibre de puissance entre tous les appareils est-il assuré, selon quelle loi le générateur est contrôlé, comment le régime diesel est réglé, comment les pédales de l'opérateur sont traitées et converties en fonction de la tâche du moment, et bien plus encore. Autrement dit, les algorithmes, bien sûr, sont beaucoup plus compliqués que

if (>0) _ = ; if (>0) _ = -; 

Et ils ont, bien sûr, également un tas de solutions d'ingénierie différentes: certaines solutions sont élégantes, certaines maladroites, certaines non évidentes, certaines très triviales. Mais, avec tout le temps et l'expérience, chaque ingénieur serait venu à tous ces algorithmes d'une manière ou d'une autre quand il avait besoin de terminer la tâche. Par conséquent, j'ai décidé de ne pas plonger dans les détails techniques ennuyeux de la mise en œuvre, mais de montrer comment ce projet s'est déroulé de manière épisodique, avec des photos, YouTube et des digressions lyriques. J'espère que c'était intéressant.

Comme d'habitude, l'annonce de l'institut natif

Ce projet a été réalisé pour la plupart par des diplômés du NRU MEI. Si vous êtes confronté à la question «où poursuivre vos études» et que vous souhaitez tourner des moteurs électriques, mettre en service des camions BelAZ et que vous souhaitez également apprendre à programmer un système de contrôle vectoriel, alors bienvenue à


Et enfin, une énigme:



Trouvez l'antenne GSM et les phares sur cette photo.