Глава 2. Разработка модуля шим.
2.1 Техническое задание на разработку.
Требования к управляющим сигналам исполнительного механизма ИМ-21АФ.
Управляющие сигналы представляют собой два ШИМ-сигнала (прямой и инверсный) с амплитудой тока не более 500 мА.
Скважность формируемого ШИМ-сигнала должна изменяться в пределах 0-100%. Скважность выражается формулой
где S – скважность, N – байт управления с вычислителя,
Код частоты ШИМ-сигнала задается центральным вычислителем.
Время переходного процесса перехода из «0» в «1» не более 2 мс; из «1» в «0» не более 0,2 мс.
Период обновления информации от вычислителя – 20 мс.
Ограничения по коду:
байт управления N должен обеспечивать скважность S = 10…90% (для обеспечения требований п. 2.5),
байт, задающий код частоты, должен обеспечивать частоту ШИМ-сигнала, не превышающую 50 Гц.
Требования к подсистеме информационного обмена.
Выдача кода управления осуществляется вычислителем по одному из двух каналов: последовательному (RS232) или параллельному (LPT-порт). Устройство управления ШИМ21 должно обеспечивать оба подключения.
Требования к функциям контроля
Устройство управления ШИМ21 должно обнаруживать обрывы и короткие замыкания цепей управления исполнительного механизма.
Отказы ШИМ21 не должны приводить к потере работоспособности центрального вычислителя.
Требования к электропитанию
Питание устройства управления должно осуществляться от первичного источника питания напряжением +27±10%.
Для питания своих внутренних схем устройство управления ШИМ21 должно иметь вторичные источники питания с гальванической развязкой от первичного.
Максимальная мощность потребления – не более 15 Вт (с учетом потребления ИМ‑21АФ).
Требования к схеме внешних подключений
Длина линии связи не более 30 м.
Подключение линий связи к ШИМ21 должно осуществляться с помощью клеммных колодок (сечение провода определяется током управления).
Требования к элементной базе.
Устройство управления ШИМ21 должно быть выполнено на современной элементной базе, удовлетворяющей условиям эксплуатации.
Требования к конструкции.
Конструктивно устройство вывода ШИМ21 должно быть выполнено в виде отдельного модуля, устанавливаемого в агрегаты БУД-98, БУД-96.
Требования по надежности
Срок службы ШИМ21 должен быть не менее 12 лет.
Наработка на отказ устройства управления ШИМ21 – не менее 100000 часов. ШИМ21 должен быть рассчитан для работы в непрерывном режиме.
2.2 Разработка структурной схемы канала управления исполнительным механизмом им21-аф.
2.2.1 Выбор нализ базиса исполнения канала управления.
При выборе элементной базы предпочтение отдается элементам и устройствам, применяемым при производстве других блоков и устройств системы автоматического управления газотурбинной установкой.
В качестве вычислителя выбран IBM-совместимый компьютер промышленного исполнения 5066 фирмы Octagon Systems, так как его характеристики (объем памяти, производительность, система прерываний и т. д. ) являются наиболее подходящими для решения задач управления:
Модуль центрального процессора 5066.
процессор 5х86/133 МГц
операционная система – DOS 6.22 в ПЗУ
встроенное программное обеспечение самодиагностики
питание напряжением 5В
среднее время безотказной работы 13,6 лет.
последовательные порты COM1 и COM2;
двунаправленный параллельный порт LPT;
сторожевой таймер - WatchDogTimer;
Модуль сохраняет работоспособность в диапазоне температур от -40 до +700С.
Программируемый модуль дискретного ввода-вывода UNIO 96-5 предназначен для ввода-вывода 96 сигналов логического уровня (5В, ТТЛ). В модуле используются четыре программируемые логические микросхемы (FPGA).
Основные характеристики:
96каналов цифрового/частотного ввода-вывода в произвольной комбинации
обслуживание аналоговых модулей Grayhill серии 73G и 73L без использования ресурсов системы и с возможность формирования прерываний
измерение частоты по любому каналу до 50 МГц
преобразование кодов по любому каналу
напряжение питания 5В
диапазон рабочих температур от -40 до +850С
среднее время наработки на отказ не менее 100 000 часов.
Модуль блока питания 7124.
импульсная защита > 100 В
выходное напряжение 5В, ток 4 А.
напряжение питания от 9 до 36 В
диапазон рабочих температур от -20 до +850С