2.4. Построение и чтение бесконтактных схем управления. Использование микропроцессоров.

В современных схемах управления наряду с релейно-контактными элементами все шире начинают использоваться бесконтактные логические устройства. При этом может быть несколько уровней сложности таких устройств от простейших логических элементов до программируемых контроллеров на базе микропроцессоров. Изучение таких устройств осуществлялось на курсах «Электроника и микросхемотехника», «Дискретные устройства автоматики», «Микропроцессорные устройства автоматики».

Мощность выходных цепей серийных логических элементов не превышает 3-5 Вт, поэтому для управления исполнительными устройствами (контакторами, микромашинами, электромагнитами и т.п.) используют промежуточные усилители, входящие в номенклатуру бесконтактных элементов управления.

На рис. 2.7 представлена схема пуска в функции времени асинхронного двигателя с фазным ротором, с использованием логических элементов. Пуск осуществляется в три ступени. В схеме предусмотрена ячейка ПАМЯТЬ на триггере Т. При нажатии на кнопку SB1 на выходе триггера Т появится сигнал «1» и с помощью усилителя А включится линейный контактор КМ1. Затем происходит нарастание сигнала и с задержкой во времени – включение контактора КМ2. Далее также с задержками по времени (элементы времени R-C2, R-C3) будут включены ускоряющие контакторы КМ3, КМ4, после чего пуск двигателя будет закончен.

Рис. 2.7. Схема пуска двигателя с использованием логических элементов.

Отключение двигателя осуществляется либо кнопкой SB2, либо размыкающими контактами максимального реле FA. При размыкании хотя бы одной из входных цепей элемента И-НЕ на его выходе появится сигнал «1», поступающий на второй вход триггера Т. Триггер перебрасывается и сигнал на его выходе исчезает. Все контакторы отключаются и двигатель останавливается.

Эта схема содержит наряду с бесконтактными логическими элементами также контактные элементы. В принципе можно схему управления выполнить полностью на бесконтактных элементах. Вместо контакторов там используются переключательные схемы на мощных транзисторах или тиристорах.

Высшим уровнем бесконтактного логического управления является использование микропроцессоров.

На базе микропроцессоров сформировался новый класс машин – микро-ЭВМ. Микро-ЭВМ – электронная вычислительная машина, выполненная, как правило, на одной – двух платах, состоящая из микропроцессора (МП), памяти, устройств связи с объектом (УСО) и периферийными устройствами.

Рис. 2.8. Структурная схема управляющего вычислительного комплекса.

Микро-ЭВМ, УСО, пуль управления, периферийные устройства и другие элементы образуют управляющий вычислительный комплекс УВК (рис. 2.8), ориентированный на решение задач управления, контроля, защиты, диагностики и т. п. Устройство связи с объектом УСО, позволяет соединить микро-ЭВМ с управляемым объектом через посредство датчиков Д1-ДN, исполнительных устройств ИУ1, ИУN, которые могут представлять собой систему локальных регуляторов с обратными связями.

УСО осуществляет также преобразование аналоговых, дискретных и импульсных сигналов и цифрокод и обратно.

Основным компонентом микро-ЭВМ является микропроцессор МП, выполняющий самые различные функции, связанные с обработкой данных, вычислением и управлением объектом.

В тиристорных приводах прокатных станов, ножниц, МНЛЗ, конверторов и других агрегатов металлургических цехов все шире используются микропроцессорные устройства управления.

Микропроцессорная техника используется в электроприводе для прямого цифрового управления, т. е. организации сигналов управления с помощью микро-ЭВМ с выдачей управляющих импульсов на тиристоры (через усилители). Многофункциональные микропроцессорные устройства выполняют функции регуляторов и СИФУ.

Управляющее микропроцессорное устройство решает задачи сбора и передачи информации, формирования и выдачи управляющих воздействий на объект управления по правилам, предписываемым алгоритмом. При управлении приводом оно выполняет функции регуляторов параметров привода: регуляторов положения, скорости, тока с одновременным выполнением функций СИФУ, контроля и диагностики состояния электропривода. Микропроцессор управляет преобразователем в цепи его обмотки возбуждения. Одновременно выполняет защиту при аварийных режимах в цепи преобразователя, контроль включения тиристоров, состояния предохранителей и блокировок в цепях электропривода, контроль технологических параметров приводимого механизма. Осуществляет обмен информацией с другими устройствами управления, исполнение команд устройств более высокого уровня иерархии АСУ ТП.

МП имеют специальные диагностические программы поиска неисправностей, обеспечивающие локализацию поврежденных цепей.

Важным достоинством управления с помощью микро-ЭВМ является гибкость, возможность оперативного изменения алгоритмов и программ управления. Это позволяет программно изменять характеристики привода и выполняемые им функции без изменения элементной и схемной основы системы управления. Задача автоматизации в этом случае сводится лишь к составлению новых программ и внесению некоторых изменений в устройства связи с объектом (УСО) без разработки новых элементов схем и организации их производства.