Микропроцессорные системы управления. Основные сведения

Микропроцессорные системы управления активно внедряются на современных су

дах.

Применяемые релейно-контакторные системы управления представляют собой

аппаратно реализованный алгоритм управления электроприводом, состоящий из логиче

ской и силовой частей.

Для каждого ЭП разрабатывается самостоятельная схема управления, позволяю

щая выполнять определенные функции. Эти устройства, работающие на жесткой логи

ке, имеют серьезные недостатки, которые затрудняют решение сложных задач управле

ния, не созда­ют гибкости в работе и не решают задачи оптимизации процессов.

Такие недостатки отсутствуют у программируемых устройств логического управ

ления. К ним отно­сятся микропроцессоры и построенные на их основе микроЭВМ, а также программируемые контроллеры. Если в релейно-контактор-ных системах управ

ления ЭП используют аналоговые регуляторы с фиксированными уставками срабатыва

ния, то в микропроцессор­ных системах применяется цифровая информация в двоичном коде.

Источником информации о состоянии ЭП являются датчики тока, напряжения, температуры, скорости и др. Для обработки информации в МП сигналы с этих датчи

ков преобразуются в цифровой двоичный код. Процесс преобразования обычно осуще

ствляется в 3 этапа.

Первый этап - преобразование сигналов разной физической природу в напряже-

ние постоянного тока.

Вторым этапом является нормализация сигнала. Это понятие включает в себя комплекс мер по улучшению качества сигнала, повышению достоверности содержащей

ся в сигнале информации. Сюда входит усиление сигнала, подавление и фильтрация помех, согласование уровня сигнала с номинальным уровнем преобразователя аналог-код.

Наконец, третий этап - соответственно аналого-цифровое преоб­разование. Так как аналоговой величиной здесь является напряже­ние, то речь идет о преобразовании напряжения в двоичный код.

В большинстве тиристорных ЭП управление силовым преобразовате­лем осуще-

ствляется аналоговыми сигналами.

Поэтому после обра­ботки информации МП требуется ее обратное преобразова

ние из цифровой формы в форму импульса напряжения постоянного тока требуемых -уровня и полярности. Эта операция осуществляется цифроаналоговым преобразовате-

лем.

Структурная схема микропроцессорной системы управления электропри-

Водом

В состав микропроцессорной системы управления ЭП входят следующие блоки и

устройства (рис.9.65):

Рис. 9.65. Структурная схема микропроцессорной системы управления электроприводом:

УС – устройство связи; УВУ -

устройство связи УС со старшей по иерархии ЭВМ или с оператором.

В УС используются преобразователи кодов, пульт управления с устройством

отображения информации;

управляющее вычислительное устройство УВУ, состоящее из аппаратных средств АС и программного обеспечения ПО.

Аппаратные средства - это по существу комплекс жестко закоммутированных автоматов, который за счет использования специальных прог­рамм становится функцио

нальным узлом специфического примене­ния.

В системе управления УВУ занимает центральное место, вырабатывая управляю

щие сигналы на основании директив, посту­пающих через УС от ЭВМ следующего по иерархии уровня и сигналов с датчиков, установленных в устройствах, которые пере­числены ниже;

устройство жесткой логики УЖЛ, представляющее собой систе­му отдельных жестко закоммутированных блоков управляющей аппаратуры.

Эта аппаратура служит для автономного управления процессом в случае выхода из строя ЭВМ, а также при необходи­мости вмешательства обслуживающего персонала в ходе управле­ния процессом.

В ряде случаев эти блоки или часть их участвуют в автоматическом режиме рабо

ты, если от системы требуется высо­кое быстродействие. Выходные сигналы УЖЛ поступают на входы источника питания ИП и силового преобразователя СП;

управляемый источник силового питания, в качестве которого может быть управ

ляемый или неуправляемый выпрямитель.

В отдельных тиристорных преобразователях функции ИП и СП сов­мещают. Жирными стрелками на рис. 9.65 отмечено направление потока электроэнергии в двига

тельном и рекуперативном режимах, светлыми - потоки информации. Управляющие сиг

налы ИП полу­чает от УВУ и УЖЛ, в обратном направлении следует диагности­ческая и сигнальная информация;

силовой преобразователь СП, обычно представляющий управ­ляемый выпрями-

тель или инвертор в преобразователе частоты. Поток электроэнергии в СП также 2-сторонний (в зависимости от режима двигателя).

Управляющие сигналы поступают от УЖЛ и УВУ, а в обратном направлении следует диагностическая и сигналь­ная информация;

электродвигатель ЭД, включающий в себя, кроме двигателя, также датчики

скорости, тока и температуры обмоток;

передаточное устройство механизма ПУМ и рабочий орган РО механизма (например, цепная звездочка на брашпиле).

Для выявления функциональных взаимосвязей в системе рас­смотрим процесс прохождения информации.

Основным информа­ционным и управляющим компонентом системы является УВУ, в качестве которого могут применяться микроЭВМ или программи­руемый Конт-

роллер. На входы УВУ информация поступает от ЭВМ соседнего по иерархии уровня.

Связь УВУ с устройствами системы осуществляется с помощью аналоговых, цифровых и импульсных сигналов.

Для этого в состав УВУ вводятся аналого-цифровые, цифроаналоговые, цифро-

импульсные, импульсно-цифровые преоб­разователи.

Для связи с оператором применяются устройства вво­да-вывода: пульт с диспле-

ем или без него, печатающее устройство и т. п.

На УВУ поступает информация с датчиков о ходе процессов и состоянии пара-

метров ИП и СП. Эта информация используется для коррекции управляющих сигналов и для контроля работоспособ­ности.

Двигатель, передаточное устройство и рабочий орган также оборудуются датчи

ками состояния. Информация с них постоянно или по запросу подается на УВУ, где используется в качестве сигналов обратных связей или диагностических сообщений.