Компьютерная и микропроцессорная техника в управлении электропривода Лекция 6

управления системы электропривода можно рассматривать с двух сторон. С одной

стороны, регулируемый электропривод – одна из важнейших составных частей систем комплексной автоматизации производства. Вследствие этого для управления системами электропривода широко применяются технические средства современных технологий автоматизации: промышленные компьютеры, технологические контроллеры, микропроцессорные программно-технические комплексы

входит преобразователь на основе силовых полупроводниковых ключей. Для управления длительностью

проводящего состояния этих ключей в соответствии с требованиями по созданию определенных электромеханических характеристик привода используются специализированные встраиваемые микропроцессорные системы (МП-системы). Элементная база для создания таких систем – однокристальные микропроцессорные контроллеры (МК). Специфика задач, возникающих при построении замкнутых цифровых систем управления электроприводом, а также возросшая потребность в таких системах обусловили выделение проблемно-ориентированного сектора МК для управления электрическими двигателями – микроконтроллеров класса «Motor Control».

функционально и конструктивно законченных устройств, которые подлежат выбору и последующему

программированию, а с другой стороны, в виде элементной базы микросхем, на основе которых надлежит проектировать встраиваемую систему управления.

которую в качестве одного из исполнительных органов входит регулируемый электропривод.
Двухуровневая

АСУ с регулируемым электроприводом, в качестве исполнительного устройства:
ДU – датчик напряжения,
ДI – датчик тока,
Дν- датчик скорости;
Д1, Д2, Д3- датчики технологических величин

АСУ возложены функции формирования длительности сигналов проводящего состояния силовых ключей,

быстродействующего регулятора тока, регулятора скорости, реализации различных режимов плавного пуска и торможения (токоограничение, ограничение ускорения за счет датчика интенсивности, S-кривые с ограничением рывка), защиты и самодиагностики.
На основе именно этих функций МК выполняется специализированный программируемый контроллер в составе преобразователя частоты регулируемого электропривода.

возложена на технологический контроллер, который посредством устройств ввода считывает информацию

о параметрах объекта управления, вычисляет корректирующие воздействия и с помощью устройств вывода передает их на исполнительные устройства, одним из которых является регулируемый электропривод.

связи с пультом оператора (MMI – Men Maching Interface) и

обмен данными с системой управления верхнего уровня (АСУ производственной линии, участка, предприятия) с использованием одного из стандартов информационных промышленных сетей. В качестве аппаратного решения технологического контроллера могут быть использованы программируемые логические контроллеры (ПЛК), PC-совместимые промышленные контроллеры, промышленные компьютеры, т. е. универсальные изделия стандартного ряда средств промышленной автоматизации, архитектура, аппаратные и программные решения которых не имеют непосредственной ориентации на задачи управления электроприводом.

(исполнительные приводы). Они, как правило, осуществляют вспомогательные перемещения и имеют

относительно малую мощность. В качестве основной функции сервоприводов могут быть отработка заданной последовательности перемещений (позиционирование), отработка требуемой траектории движения с требуемой скоростью (контурное управление).

многодвигательного электропривода, осуществляющего перемещение рабочего органа или обрабатываемого материала в

составе трех уровневой АСУ.

Трехуровневая АСУ:
для управления группами взаимосвязанных приводов используются контроллеры
управления движением

виде отдельных модулей, устанавливаемых на свободное место крейта промышленного компьютера,

ПЛК или другого стандартного каркаса либо в виде отдельных блоков, либо контроллер и силовой преобразователь объединены в одном блоке. В недавнем прошлом в качестве технологического контроллера использовались преимущественно программируемые логические контроллеры (ПЛК). На ПЛК возлагались функции релейно-контактной автоматики, вычислителей и регуляторов технологических контуров.

(ПЛК были первым специализированным микропроцессорным средством промышленной автоматизации), а с

другой стороны, удобством его программирования (ПЛК программируются на проблемно ориентированных языках, таких как язык релейно-контактных схем, функциональных блоков регуляторов).
Однако в настоящее время положение дел изменилось коренным образом. Под функциональным определением технологический контроллер скрывается целая гамма технических средств автоматизации, среди которых наиболее ярко выделяются три группы изделий: промышленные компьютеры, промышленные контроллеры, программируемые логические контроллеры. Следует особо подчеркнуть, что во многих литературных источниках все эти средства часто характеризуют общим понятием «промышленный контроллер» (ПК, не путать с персональным компьютером).

представляет собой крейт с набором посадочных мест, объединенных внутренней магистралью

ПК, и минимально необходимый набор модулей: центральный процессор, память, источник питания, устройства ввода-вывода дискретных сигналов. Дополнительные модули разнообразных устройств согласования с объектами (УСО), модули обслуживания клавиатуры и панелей индикации выбираются пользователем и устанавливаются на свободные места крейта. Такая конструкция обеспечивает чрезвычайную гибкость технических средств ПК и для подавляющего большинства задач управления позволяет собрать необходимую конфигурацию аппаратных средств.

покрытие плат специальными составами, применение пыле- и влагонепроницаемых корпусов, создание

избыточного давления внутри корпуса и т. д. Все эти меры обеспечивают работоспособность с высокой надежностью в условиях повышенного уровня электромагнитных помех, агрессивной химической среды, вибраций, удаленного расположения объекта от средства управления. Вследствие этого обеспечивается высокий уровень надежности системы АСУ.
Разбиение множества ПК на перечисленные выше группы средств не является строго обозначенной отличительными признаками классификацией. Границы между средствами в значительной степени размыты, поэтому невозможно дать строгое определение каждого из этих средств. Однако описать функциональные особенности каждой группы средств представляется возможным.

выполненная на элементной базе микропроцессоров для персональных компьютеров (от IBM386

до Pentium MMX) полностью программно и аппаратно совместимая с персональными компьютерами и обладающая характерным для персональных компьютеров набором устройств ввода-вывода (жесткие и гибкие магнитные диски или полупроводниковые Flash-диски, контроллеры для подключения дисплея, клавиатуры, контроллеры типовых интерфейсов) микропроцессорная система в промышленном конструктивном исполнении.

отличается от мощности промышленного компьютера, однако контроллер ориентирован в основном

на работу в качестве локального узла сбора и передачи данных в распределенной сети в реальном масштабе времени или на локальное управление объектом. Промышленные контроллеры оснащены аналоговыми и дискретными адаптерами ввода-вывода подобно ПЛК. В последнее время под промышленным контроллером все чаще понимают программно совместимые с компьютерами IBM PC аппаратные платформы, хотя это и не обязательно.

особенность – открытое программное обеспечение. В эти изделия может быть

загружено любое программное обеспечение, работающее под управлением операционной среды Windows или специальных операционных систем (ОС) реального времени, программа управления может быть написана на языках высокого уровня общего применения. Эта особенность является чрезвычайно привлекательной.

микропроцессорная система специальной архитектуры. Оснащена проблемно ориентированным программным обеспечением для

реализации алгоритмов логического управления и (или) замкнутых систем автоматического управления в сфере промышленной автоматики. ПЛК отличаются от специализированных встраиваемых микропроцессорных контроллеров универсальностью структуры и инвариантностью по отношению к объекту управления в пределах указанного класса задач. Программное обеспечение ПЛК не является открытым. И в этом главное отличие ПЛК от промышленных компьютеров и контроллеров.

это совокупность программного обеспечения и технических средств, осуществляющих связь микроконтроллера

с объектом автоматизации, приведение в соответствие уровней и форм сигналов, и выбор направления их передачи.
Датчики и исполнительные устройства СА могут находиться на значительных расстояниях от микроконтроллера, но система должна обеспечивать большую точность передачи информации с минимальным запаздыванием. В качестве переносчика информации используют электрический ток или электромагнитные колебания, обладающие свойством изменять свою форму или параметры под воздействием сообщения или информации и превращаться при этом в сигнал.

один, то сигналы должны отличаться друг от друга и соответствовать

передаваемой информации, т. е. образовываться по определенному закону. Передаваемые сообщения могут быть непрерывные или дискретные. Непрерывные сообщения представляют речь, музыку или изменяющиеся во времени параметры U, I, P, t и т. д. Дискретные сообщения представляют собой последовательность импульсов напряжения разной амплитуды и формы, которые различают, обозначая символами 0 и 1.