18 Билет
1Електро ВМ.
Викона́вчий механі́зм (ВМ);— у системах автоматичного регулювання — пристрій, що безпосередньо здійснює механічне переміщення (чи поворот) регулюючого органу об'єкта управління і змінює його стан. Місце виконавчого механізму (ВМ) у системі автоматичного регулювання (САР) показано на рис. 1.
Зміна положення регулюючого органу викликає зміну потоку енергії або матеріалу, що поступають на об'єкт, і тим самим впливає на робочі машини, механізми і технологічні процеси, усуваючи відхилення регульованої величини від заданого значення. Виконавчий механізм не лише змінює стан керованого об'єкта, але і переміщає регулюючий орган відповідно до заданого закону регулювання при мінімально можливих відхиленнях. У більшості випадків виконавчі механізми діють від сторонніх джерел енергії, оскільки безпосереднє управління виконавчим механізмом від первинних елементів регулювання (реле, датчиків тощо) неможливе внаслідок їхньої малої потужності, недостатньої для впливу на регулюючий орган.
Виконавчий механізм, як правило, складається з сервомотора постійного або змінного струму та джерела живлення. Ряд виконавчих механізмів включають також підсилювачі.
Класифікація виконавчих механізмів
За видом споживаної енергії виконавчі механізми поділяють на електричні, пневматичні і гідравлічні. Найбільшого поширення набули електричні ВМ. Пневматичні і гідравлічні виконавчі механізми застосовуються у разі необхідності отримання великої потужності при переміщенні робочого органу та у вибухонебезпечних середовищах.
Конструкції виконавчих механізмів різноманітні. У першу чергу вони розрізняються за характером руху вихідної ланки (прямохідні і поворотні) і за видом чутливого елемента, який перетворює енергію командного сигналу в переміщення вихідної ланки. Вид використовуваної енергії також позначається на конструктивному оформленні виконавчого механізму.
Електричні виконавчі механізми
Електричні виконавчі механізми можуть бути контактними і безконтактними. Пусковим пристроєм контактного виконавчого механізму є реверсивний магнітний пускач, безконтактного — магнітний підсилювач.
У загальному випадку електричні виконавчі механізми складаються з наступних основних елементів: реверсивного електродвигуна; редуктора, що знижує частоту обертання вихідного вала; вихідного елемента, що передає зусилля або крутильний момент регулювальному органу; додаткових пристроїв (кінцевих вимикачів), що забезпечують зупинку виконавчого механізму в крайніх положеннях; пристроїв зворотного зв'язку для роботи в системах автоматичного регулювання або для дистанційного показу положення вихідного елемента виконавчого механізму; штурвал ручного привода (деякі модифікації).
У залежності від модифікації цих ВМ у них використовуються двофазні конденсаторні електродвигуни з порожнистим ротором, що мають добрі динамічні характеристики і допускають тривалу роботу в застопореному режимі при повній напрузі живлення, а також трифазні асинхронні електродвигуни з короткозамкнутим ротором (для виконавчих механізмів великої потужності).
Як пристрій зворотного зв'язку застосовують реостатні, індуктивні і феродинамічні перетворювачі переміщення.
Покажчики положення вихідного вала, що комплектуються з деякими електричними ВМ, являють собою стрілочні прилади зі шкалою 0—100 %.
Найбільше поширення в збагачувальній промисловості отримали електричні ВМ типу МЭО та ИМ 2/120.
Електропривід автоматичних пристроїв » Електричні виконавчі механізми
Електричний виконавчий механізм — це силовий елемент системи автоматичного керування, який переміщує регулюючий орган відповідно до керуючих сигналів цієї системи.
Регулюючі органи — це пристрої, спроможні змінювати режим роботи регульованого об’єкту. Приклади регулюючих органів: переміщуюючі різного роду заслонки, вентилі, клапани й інші запорні і регулюючі елементи, спроможні змінювати кількість енергії або функціонуючої речовини, що надходить в об’єкт керування. Механічне переміщення регулюючого органу може бути обертальним (у межах одного або декількох оборотів) або поступальним.
Рис.3.2.2. Структурна схема електричного виконавчого механізму
Електричний виконавчий механізм (рис.3.2.2) складається з електродвигуна М; гальмівного пристрою ЕТ ; редуктора Р, що понижує частоту обертання, а в деяких механізмах ще і перетворюючи обертальний рух в поступальний; давачів зворотнього зв’язку ДЗЗ, кінцевих вимикачів КВ. Крім того, ЕВМ має штурвал ручного керування РК, що дозволяє вручну встановлювати регулюючий орган РО в необхідне положення (при монтажі і регулюванні ЕВМ). Положення регулюючого органу можна контролювати по показнику на корпусі ЕВМ, а також дистанційно за допомогою приладу П, підключеного до давача зворотнього зв’язку ДЗЗ. Крім перерахованих ЕВМ можуть містити й інші елементи. Наприклад, давач зворотнього зв’язку за швидкістю, в якості якого,як правило, використовуються тахогенератори.
Розглянемо детальніше призначення деяких елементів ЕВМ. Електродвигун — основний елемент ЕВМ. Переважно у виконавчих механізмах використовують асинхронні двигуни з короткозамкненим ротором, тому що вони найпростіші, дешеві і надійні в порівнянні з двигунами інших типів.
В залежності від принципу роботи керуючого пристрою КП, системи автоматичного керування (див.рис.3.2.1) ЕВМ поділяють на два види: виконавчі механізми постійної і змінної швидкості.
У виконавчих механізмах постійної швидкості частота обертання ротора двигуна незмінна, а величина механічного переміщення регулюючого органу визначається тривалістю імпульсу керуючого сигналу Uc. Такий режим роботи дозволяє застосовувати у виконавчих механізмах трифазні асинхронні двигуни загальнопромислового призначення серій АОЛ або 4А або ж асинхронні конденсаторні двигуни. Ці двигуни мають високі енергетичні показники, надійні в експлуатації, мають мінімальні габаритні розміри, масу і вартість. Проте такі виконавчі механізми не забезпечують достатньо високої точності регулювання.
У виконавчих механізмах змінної швидкості частота обертання ротора двигуна регулюється величиною напруги керуючого сигналу, і їх застосовують у системах автоматичного керування, що вимагають високої точності регулювання. Двигун такого виконавчого механізму повинен бути керованим. У якості таких двигунів використовуються виконавчі двигуни, частота обертання яких регулюється величиною напруги, яка підводиться до обмотки керування. Такі двигуни в порівнянні з некерованими мають великі габаритні розміри, масу і вартість і гірші енергетичні показники. В системах автоматичного керування загальнопромислового призначення переважно застосовуються ЕВМ постійної швидкості.
2 Структурна схема МІКРО-ЕОМ МК-51.( 16 билет)
3 Розробка програмного забезпечення для систем керування.
Програ́мне забезпе́чення (програ́мні за́соби) (ПЗ; англ. software) — сукупність програм системи обробки інформації і програмних документів, необхідних для експлуатації цих програм[1][2].
Розрізняють системне програмне забезпечення (зокрема, операційна система, транслятори, редактори, графічний інтерфейс користувача) та прикладне програмне забезпечення, що використовується для виконання конкретних завдань, наприклад, статистичне програмне забезпечення[3].
Виконання програмного забезпечення комп'ютером полягає у маніпулюванні інформацією та керуванні апаратними компонентами комп'ютера. Наприклад, типовим для персональних комп'ютерів є відтворення інформації на екран та отримання її з клавіатури.
Програмне забезпечення (software) та апаратне забезпечення (hardware) є дві комплементарні компоненти комп'ютера, причому межа між ними нечітка: деякі фрагменти програмного забезпечення на практиці реалізуються суто апаратурою мікросхем комп'ютера, а програмне забезпечення, в свою чергу, здатне виконувати (емулювати) функції електронної апаратури. По суті, призначення програмного забезпечення полягає в керуванні як самим комп'ютером так і іншими програмами та маніпулюванні інформацією.
19
1 Вводом/выводом (ВВ) называется передача данных между ядром ЭВМ, включающим в себя микропроцессор и основную память, и внешними устройствами (ВУ). Это единственное средство взаимодействия ЭВМ с "внешним миром", и архитектура ВВ (режимы работы, форматы команд, особенности прерываний, скорость обмена и др.) непосредственно влияет на эффективность всей системы. За время эволюции ЭВМ подсистема ВВ претерпела наибольшие изменения благодаря расширению сферы применения ЭВМ и появлению новых внешних устройств. Особенно важную роль средства ВВ играют в управляющих ЭВМ. Разработка аппаратных средств и программного обеспечения ВВ является наиболее сложным этапом проектирования новых систем на базе ЭВМ, а возможности ВВ серийных машин представляют собой один из важных параметров, определяющих выбор машины для конкретного применения.
Взаємодія між процесами (англ. Inter-Process Communication, скорочено англ. IPC) — набір засобів обміну повідомленнями між процесами.
Засоби IPC можуть використовуватись для взаємодії процесів:
які виконуються на одному комп'ютері (для багатомашинних систем — під управлінням однієї операційної системи), також відомі як власне IPC;
які виконуються на різних комп'ютерах (для багатомашинних систем — під управлінням окремих операційних систем), також відомі як засоби міжмашинної взаємодії;
для забезпечення взаємодії процеса з самим собою — наприклад, для синхронізації або обміну даними між різними нитями одного процесу.
Взаємодія процесів в межах однієї машини
Для взаємодії процесів, що виконуються на одному комп'ютері (під управлінням однієї операційної системи) використовують (механізми взаємодії забезпечуються ядром операційної системи, в якій виконуються процеси):
сигнали — асинхронні (неочікувані) повідомлення, що не передають дані між процесами, а сповіщають про подію (надзвичайну ситуацію), на яку процес має відреагувати виконанням наперед визначеної дії (функції або команди в залежності від використаних засобів програмування);
неіменовані та іменовані канали (англ. pipes) передачі даних як синхронних (очікуваних) повідомлень; відправлення повідомлення відбувається подібно до операції запису в файл, отримання — подібно до читання даних з файлу, якщо канал порожній — процес, що очікує дані призупиняється до надходження даних в канал.
черги повідомлень — пакети даних, що передаються між процесами з увідомленням отримувача про надходження пакету;
сегменти подільної пам'яті — засіб, що дозволяє кільком процесам сумісно використовувати (поділяти) фрагмент оперативної пам'яті з метою обміну даними; відправлення даних відбувається шляхом запису в пам'ять, отримання — читанням з пам'яті.
Взаємодія процесів, що виконуються на різних машинах
Взаємодія процесів, що виконуються на різних комп'ютерах — під управлінням окремих операційних систем, міжмашинна взаємодія — забезпечується через спеціальну абстракцію — сокет. В залежності від рівня використання сокетів існують наступні засоби міжмашинної взаємодії процесів (механізми взаємодії узгоджено забезпечуються ядрами операційних систем, в яких виконуються процеси):
пряме використання сокетів — технологія, що вимагає програмування на низькому рівні і реалізації протокола передачі даних;
RPC (Remote Procedure Call), віддалений виклик процедур — технологія, що забезпечує взаємодію між процесами подібно до виклику функцій, дані в один бік передаються як аргументи функцій (віддалених процедур), в іншому — як результати виконання функцій (віддалених процедур).
CORBA — технологія, що передбачає можливість взаємодії між процесами як між об'єктами CORBA, є подальшим розвитком технології RPC.
Також існують і інші технології, які здебільшого є модифікаціями існуючих: XML-RPC, SOAP тощо. Окрім того, сокети можуть використовуватись також для взаємодії процесів в межах однієї машини, так наприклад працює x.Org.
МікроЕОМ
Доступні багатьом установам. Для обслуговування достатньо обчислювальної лабораторії у складі декількох чоловік, з наявністю прикладних програмістів. Необхідні системні програми купуються разом з мікроЕОМ, розробку прикладних програм замовляють у великих обчислювальних центрах або спеціалізованих організаціях.
Програмісти обчислювальної лабораторії займаються втіленням придбаного або замовленого програмного забезпечення, виконують його налаштування і узгоджують його роботу з іншими програмами та пристроями комп'ютера.
Можуть вносити зміни в окремі фрагменти програмного та системного забезпечення.
Микропроцессорная система (МПС) представляет собой функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств, главным образом микропроцессорных: микропроцессора и/или микроконтроллера.
Микропроцессорное устройство (МПУ) представляет собой функционально и конструктивно законченное изделие, состоящее из нескольких микросхем, в состав которых входит микропроцессор; оно предназначено для выполнения определённого набора функций: получение, обработка, передача, преобразование информации и управление.
Генератор тактовых импульсов задаёт временной интервал, который является единицей измерения (квантом) продолжительности выполнения команды. Чем выше частота, тем при прочих равных условиях более быстродействующей является МПС. МП, ОЗУ и ПЗУ — это неотъемлемые части системы. Интерфейсы ввода и вывода — устройства сопряжения МПС с блоками ввода и вывода информации. Для измерительных приборов характерны устройства ввода в виде кнопочного пульта и измерительных преобразователей (АЦП, датчиков, блоки ввода цифровой информации). Устройства вывода обычно представляют цифровые табло, графический экран (дисплей), внешние устройства сопряжения с измерительной системой. Все блоки МПС связаны между собой шинами передачи цифровой информации. В МПС используют магистральный принцип связи, при котором блоки обмениваются информацией по единой шине данных. Количество линий в шине данных обычно соответствует разрядности МПС (количеству бит в слове данных). Шина адреса применяется для указания направления передачи данных — по ней передаётся адрес ячейки памяти или блока ввода-вывода, которые получают или передают информацию в данный момент. Шина управления служит для передачи сигналов, синхронизирующих всю работу МПС.
Применение в измерительных приборах
Главная особенность микропроцессора — возможность программирования логики работы. Поэтому МПС используются для управления процессом измерения (реализацией алгоритма измерения), обработки опытных данных, хранения и вывода результатов измерения и пр. Рассмотрим основные преимущества микропроцессорных средств измерения.
Многофункциональность.
Повышение
Уменьшение влияния случайных погрешностей
Компенсация внутренних шумов и повышение чувствительности средства измерения.
Расширение измерительных возможностей путем широкого использования косвенных и совокупных измерений,
Упрощение и облегчение управления прибором.
.
2 Керуючі пристрої ЕОМ
Схема управління складними об’єктами за допомогою ЕОМ
Схема подана на (рис. 2.).
На вхід ЕОМ від датчиків (Ді) надходить вимірювальна інформація про поточні значення вихідних величин Y1,…,Yn об’єктів управління. Після перетворення сигналів з без-перервних у дискретні (Б/Д) аналог-код ЕОМ обробляє ці сигнали уi згідно з вибраним законом (алгоритмом) управління для отримання командної інформації хi, яка після зворотного перетворення (Д/Б) подається через виконавчі механізми (ВМ) на входи об’єктів Х1, ..., Xn.
Перетворювачі безперервних величин у дискретні (цифрові), і навпаки, роблять багатоканальними з використанням кому-татора (КОМ), який послідовно оббігає датчики (або ВМ). Поширений принцип синхронного зв’язку ЕОМ з об’єктами, при якому процес управління розбивається на періоди (цикли) рівної тривалості такт-імпульсами від електронного таймера (Т).
На початку чергового циклу, з приходом такт-імпульсу на пристрій переривання (ПП), відбувається оббігаюче опитування датчиків (з перетворенням сигналів в цифрову форму) і введення цифрових сигналів у оперативну пам’ять ЕОМ. По відношенню до окремого датчика його вихідний безперервний сигнал квантується за рівнем і за часом.
Після введення вимірювальної інформації yi в пам’ять, ЕОМ обчислює керуючі команди xi, і видає їх на управління. Безпосереднє цифрове управління має місце при подачі команд (через ВМ) на вхід об’єкта.
Для складних технологічних процесів команди управління від ЕОМ подаються на зміну завдань локальних САР (і, можливо, на установку оптимальних настройок регуляторів локальних САР). При такій структурі працездатність системи управління зберігається і при відмовах ЕОМ.
Крім розглянутої роботи ЕОМ в замкненій системі управління (за відхиленням), можливе управління по розімкненій схемі за принципом програмного управління (ЕОМ виробляє програму команд xi на вході об’єкта без поточних вимірювань вихідних величин yi і в режимі "порадника" видає оператору команди).
На закінчення зазначимо, що ЕОМ надзвичайно ефективна при реалізації будь-яких алгоритмів управління, іншими словами, ЕОМ – універсальний регулятор, що змінює закони регулювання шляхом заміни програми алгоритму.
У той же час на збагачувальних фабриках функціонують локальні САР технологічних параметрів, в яких використовують стабілізуючі регулятори різних схем і конструкцій. З електричних треба відмітити регулятор типу Р-25, що реалізовує всі закони регулювання.
3(13 билет) 3 вопрос