Цифрового устройства

С развитием цифрового управления все больше стираются грани между указанными способами цифрового

Массовое применение интегральных схем со средней и большой степенью интеграции снизит стоимость, повысит надежность и расширит возможности использования систем автоматического управления электроприводами, позволит шире применить системы цифрового управления. Перспективным направлением в комплексных автоматизированных системах является применение микропроцессоров с программируемой памятью, контролем и связью электропривода с технологическими процессами, что дает возможность создать адаптивные самооптимизирующиеся структуры управления,

сбора и обработки данных; управления (советчика); су-первизорного иерархического управления (УВМ вырабатывает задающее воздействие регуляторам); цифрового управления .(УВМ выполняет функции регулятора).

ЭВМ с автоматическим обменом информацией между всеми ЭВМ, автоматическим приемом информации от аппаратуры передачи данных и 'постоянно действующими диалоговыми системами на управляющих и универсальных ЭВМ. Аналогичные комплексы вводятся в эксплуатацию в остальных ОДУ и во многих энергосистемах. Эти комплексы решают задачи оперативного автоматического управления энергосистемами и энергообъединениями. Решение задач долгосрочного и краткосрочного' планирования режимов обеспечивается с помощью ЭВМ третьего поколения, работающих, как правило, в мультипрограммном .режиме. Начиная с середины девятой пятилетки практически все мощные энергоблоки ТЭС и АЭС вводятся в эксплуатацию с автоматизированными системами управления технологическим процессом (АСУ ТП), выполняющими в основном функции контроля оперативного управления, расчета и анализа технико-экономических показателей работы оборудования, регистрацию а1варийных ситуаций, диагностику состояния оборудования, а также некоторые функции цифрового управления режимами. На основе информации, получаемой от блочных информационно-вычислительных подсистем, общестанционные подсистемы выполняют расчеты обобщенных показателей по станции 'в целом, контроль и регистрацию работы обще-станционных цехов и оборудования (в том числе ,и главной электрической схемы станции), контроль и анализ качества работы вахтенного персонала, связь с верхними уровнями АСУ.

по проблеме создания электромеханических модулей для промышленных роботов, робототехнических комплексов и гибких производственных систем: дальнейшее развитие теории и практики построения электроприводов высокой точности для механизмов с изменяющимися параметрами и упругими элементами; создание многосвязных систем электропривода для многокоординатных робототехнических комплексов и модулей гибких производственных систем; разработка и внедрение в производство типовых электромеханических роботов, манипуляторов, гибких производственных систем, работающих в общепромышленных и особых условиях с двигателями постоянного и переменного тока и нетрадиционными преобразователями; создание прецизионных микропроцессорных и других видов цифрового управления; дальнейшее развитие теории и практики построения систем микропроцессорного управления их диагностирования, математического и программного обеспечения; накопление и обобщение программного и математического обеспечения микропроцессорных систем управления; совершенствование систем числового программного управления станками; развитие методов автоматизированного проектирования, исследования и настройки электроприводов с микропроцессорным управлением; реализация на микропроцессорных принципах оптимального, адаптивного и других видов управления, повышающих эффективность работы электроприводов; внедрение систем электроприводов с микропроцессорным управлением для станков с числовым программным управлением (ЧПУ), промышленных роботов и манипулятор оз, модулей гибких производственных систем (ГПС), поточных линий, прецизионных механизмов и комплексов, многомассовых механизмов.

Представленный двухмашинный КТС внедрен на АСУ ТП Боткинской ГЭС. Он решает как информационные задачи, так и задачи прямого цифрового управления ТП: осуществляет групповое регулирование активной и реактивной мощности, оптимизацию режимов, функции противоаварийного управления.

Низкочастотное широтно-импульсное и фазовое регулирование может быть осуществлено цифровым методом [8.11, 8.12]. На 8.22 показана схема, работающая на принципе низкочастотного широтно-импульсного регулирования. Микросхема СА3059 (см. 8.9) обеспечивает включение симистора и осуществляет электропитание микросхемы 4017А от своего внутреннего источника питания (выход 2, напряжение 6 В). Конденсатор С! служит для сглаживания постоянного напряжения. С помощью фазосдвигающеи цепочки Сг, Ru и R3 на первую микросхему НЕ подается напряжение примерно 6 В, опережающее напряжение сети, а через Ro и R, ко второй микросхеме НЕ — напряжение примерно 8 В, совпадающее по фазе с напряжением сети. При этом на входе CL микросхемы 4017А, являющейся счетчиком, возникают тактовые сигналы с частотой 50 Гц. В начале каждого интервала управления, имеющего длительность 200 мс, сигнал на выходе СО счетчика 4017 перебрасывает ^S-тригтер, благодаря чему на вход 13 ИС типа СА3059 подается сигнал. При этом на выходе этой ИС при каждом переходе напряжения сети через нуль формируются импульсы, обеспечивающие включение симистора. Так продолжается до тех пор, пока сигнал со второго выхода счетчика, момент появления которого зависит от положения поворотного переключателя Si, не вызовет переброс ^S-триггера и тем самым переключение входа 13 ИС СА3059 на нулевое напряжение. Если с помощью S, выход счетчика установлен на 0, на входе /3 микросхемы СА3059 постоянно действует сигнал 0 и симистор не включается. Если Si установлен в крайнее левое положение, обозначенное «100%», AIS-триггер не перебрасывается в нулевое положение и симистор остается длительно включенным. Преимущества цифрового управления заключаются в точном воспроизведении заданного значения мощности; при этом надежно обеспечивается включение симистора в течение целого числа периодов частоты сети. Такие сигналы целесообразно использовать для потребителей с небольшой тепловой постоянной времени, таких как ванночки для расплавления

С помощью ключей К176КТ1 можно строить коммутаторы для ЦАП и АЦП, а также схемы цифрового управления частотой, фазой, коэффициентом усиления сигнала. Удобно делать «врезки» одних сигналов в другие. Для цифровых систем можно строить мультиплексоры и демультиплексоры, а также использовать последовательный ключ в логических схемах, формирующих сложные последовательности импульсов с чередующейся длительностью.

Этот способ реализуется на специализированной интегральной микросхеме, выходной сигнал которой может быть использован для цифрового управления электроприводом или преобразован цифро-аналоговым преобразователем в аналоговую величину ид для аналогового управления электроприводом.

Группа функций цифрового управления определяет преобразование УП в сигналы управления исполнительными механизмами станка. Функция расчета траектории включает в себя: интерпретацию текста УП, коррекцию траектории движения с учетом геометрических параметров реального инструмента, расчет оптимальных режимов разгона и торможения. Функция воспроизведения траектории обеспечивает управление приводами осей геометрии станка и отслеживание правильности воспроизведения траектории. Для реализации заданной траектории необходимо в ре-

режим выполнения УП. Этот режим соответствует функции цифрового управления, а также включает в себя контроль состояния оборудования и работы программного обеспечения. При сбоях в работе УЧПУ должно связываться с оператором и сообщать об ошибке через интерфейс оператора. При выполнении, этого задания одновременно выполняется несколько задач — интерпретация, интерполяция и др. Дискретно-логическое управление, основанное на логическом анализе поступающей с датчиков информации и соответствующей реакции на события, предусматривает также адаптацию управления к возмущениям, возникающим во время работы.

6,1. Операционный и управляющий блоки цифрового устройства

Интервал времени, отводимый на выполнение микрооперации, называется рабочим тактом или просто тактом цифрового устройства. Если все такты имеют одну и ту же длину, то она устанавливается по самой продолжительной микрооперации.

На этом этапе развития микроэлектроники из всей совокупности полупроводниковых ИМС выделяются и начинают быстро прогрессировать ИМС, для которых данного противоречия не существует — полупроводниковые ЗУ. В таких ЗУ, в первую очередь, находили применение технологические новшества и реализовались последние структурно-топологические и схемотехнические достижения. С появлением БИС ЗУ стали осуществлять системную организацию БИС, так как БИС ЗУ представляет собой уже не элемент, а вполне законченное изделие, являющееся самостоятельной частью цифрового устройства. Создавались ЗУ с произвольной выборкой (ЗУПВ) и постоянные запоминающие устройства (ПЗУ). Каждый из видов ЗУ имеет свою системную, схемотехническую и топологическую организацию.

Разработка конструкции электрических соединений РЭС осуществляется на основе системного подхода, который рассмотрим применительно к разработке конструкции печатной платы цифрового устройства. Эта задача особенно актуальна для одноплагных конструкций микроЭВМ, доля которых к 1995—2000 гг. составит 80...90% всех выпускаемых ЭВМ. Переход на одноплатные конструкции обусловлен достижениями в технологии (освоение выпуска БИС микропроцессоров и полупроводниковых ЗУ).

К статическим параметрам относят входные и выходные токи и напряжения, соответствующие логическим 1 и 0; токи потребления в двух состояниях; мощности, потребляемые схемой в состояниях 0 и 1. Средняя потребляемая мощность определяется по формуле /)пот.сР = (^2от + >Рпот)/2 = Х^р^по„, где Р2« —мощность, потребляемая устройством в состоянии 0; Р„ОТ — мощность, потребляемая устройством в состоянии 1; /ср—средний ток, потребляемый одним элементом устройства. Помехоустойчивость характеризуется допустимым напряжением статической помехи ипоы, при подаче которого на вход цифрового устройства не наблюдается его ложного срабатывания.

В цифровых устройствах процессы изменения напряжений или токов могут начинаться только в дискретные моменты времени tt, t2, ..., tk. Эти моменты определяют временные интервалы—такты работы цифрового устройства, внутри которых возможны изменения и установление стационарных значений сигналов.

Для обеспечения оптимальной структуры цифрового устройства используют математический аппарат для записи логическо-

24-5. Структурная схема цифрового устройства для измерения

нованы цифровые управляющие машины, цифровые измерительные приборы и т.д. При их использовании возникает необходимость преобразования аналоговой величины (напряжение, ток, частота, температура, давление и т.п.) в цифровой код, подаваемый на вход авых цифрового устройства. Часто возникает обратная задача: цифровой код с выхода цифро-

Для цифровых систем контроля, диагностики и опознания образов (через эталоны) кроме блоков /, //, ///, IV характерно наличие блока V, состоящего из цифрового устройства памяти, запоминающего цифровое описание норм, и устройства сравнения значений контролируемых величин с описаниями норм, а также блока VI.

14.4. Структурная схема передающего цифрового устройства ТУ —ТС —ТИ-ПД.