Микропроцессорные системы управления

Эти системы активно внедряются на современных судах.

Применяемые релейно-контакторные системы управления имеют в своем составе

командоконтроллер, предназначенный для переключения цепей управления.

В процессе эксплуатации порядок переключения этих контактов изменять нель

зя, т.е. для каждого отдельного электропривода нужен индивидуальный командоконт-

роллер. Иначе говоря, командоконтроллер, например, лебедки нельзя использовать для управления брашпилем.

Часто говорят, что контактные командоаппараты, в том числе командоконтрол-

леры, имеют «жесткую логику». Поэтому они не созда­ют гибкости в работе и не реша-

ют 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 ( ПК ).

Если в релейно-контакторных системах управления ЭП используют аналоговые регуляторы с фиксированными уставками срабатывания ( например, тепловые реле,

реле температуры, уровня и т.п. ), то в микропроцессор­ных системах применяется циф

ровая информация в двоичном коде.

Источником информации о состоянии электропривода являются датчики тока, напряжения, температуры, скорости и др.

Для обработки информации внутри микропроцессора сигналы с этих датчиков преобразуются в цифровой двоичный код при помощи аналого-цифровых преобразова-

телей ( АЦП ).

При этом процесс преобразования обычно осущест­вляется в 3 этапа:

1. преобразование сигналов разной физической природы ( тока, напряжения, температуры, скорости и т.п. ) в напряжение постоянного тока;

2. так называемая нормализация сигнала, имеющая целью улучшение качества сигнала, повышение достоверности содержащейся в сигнале информации.

Нормализация заключается в усилении сигнала, подавлении и фильтрации по-

мех, согласовании уровня сигнала с номинальным уровнем преобразователя аналог-код

3. собственно аналого-цифровое преоб­разование, которое заключается в преобра-

зовании напряжения постоянного тока после его нормализации в двоичный код.

В качестве примера рассмотрим структурную схему микропроцессорной системы управления тиристорным электроприводом ( рис. 2.61 ).

Рис. 2.61. Структурная схема микропроцессорной системы управления тиристор-

ным электроприводом

В состав микропроцессорной системы управления ЭП входят следующие блоки и

устройства:

1. устройство связи УС со старшей по иерархии ЭВМ ( например, с общесудо

вой на мостике или с оператором.

В УС используются преобразователи кодов, пульт управления с устройством отображения информации ( дисплеем, принтером и т.п. );

2. управляющее вычислительное устройство УВУ, состоящее из аппаратных

средств АС ( hard ware ) и программного обеспечения ПО (soft ware ).

Аппаратные средства ( т.н. «железо» ) - это комплекс жестко связанных между

собой логических автоматов, который за счет использования специальных прог­рамм становится функциональным 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;

3. устройство жесткой логики УЖЛ, представляющее собой систе­му отдельных жестко связанных ( электрически соединенных ) 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 силово-

го преобразователя СП;

4. управляемый источник силового питания, в качестве которого может быть уп-

равляемый или неуправляемый выпрямитель.

В отдельных типах тиристорных преобразователей функции ИП и СП совмеща-

ют.

Утолщенными ( жирными ) стрелками на рис. 2.61 отмечено направление потока электроэнергии в двигательном и рекуперативном режимах, светлыми ( тлнкими ) – по

токи информации.

Управляющие сигналы ИП полу­чает от УВУ и УЖЛ, в обратном направлении сле

дует диагности­ческая и сигнальная информация;

5. силовой преобразователь СП, обычно представляющий управ­ляемый выпря-

митель в установках двойного рода тока или инвертор в преобразователе частоты.

Поток электроэнергии в СП также 2-сторонний (в зависимости от режима рабо

ты двигателя – двигательного или генераторного ).

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

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

скорости, тока и температуры обмоток;

7. передаточное устройство механизма ПУМ и рабочий орган РО механизма (например, в электроприводе лебедки передаточное устройство – редуктор, рабочий орган – грузовой барабан ).

Рассмотрим процесс прохождения информации в системе управления электро-

приводом.

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 дисплее

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.

Рассмотренная структурная схема микропроцессорной системы управления может

быть использована и в гидравлических электроприводах, например, палубных кранов, по-

степенно вытесняющих тиристорные электроприводы.

Более подробное описание такой МПСУ приведено ниже применительно к электро

гидравлическим палубным кранам типа KL ( производства Федеративной Республики Германия ).