CC BY
15
5. 1НФОРМАЦ1ИН1 ТЕХНОЛОГИ ГАЛУЗ1
УДК 681.5 Доц. П.В. Тимощук1, д-р техн. наук; асист. С.В. Шатний2
СИСТЕМА МОН1ТОРИНГУ ТА КЕРУВАННЯ В1ДДАЛЕНИМИ ОБ'СКТАМИ РЕГУЛЮВАННЯ
Описано систему збирання даних i дистанцшно! передачi шформаци, призначе-но! для збереження i подальшого оброблення. Система представлена у модульному виглядi i залежно вiд потреб може звужувати або розширювати сво! функцюнальш можливостi. Запропоновано схеми функцiональних модулiв системи, принципи ви-користання мжропроцесорних засобiв i протоколи передачi шформаци. Наведено принципи функцiонування системи енергозабезпечення на основi мiкропроцесорно-го регулювання енергоспоживання.
Ключовi слова: шформацшна система, мiкропроцесор, алгоритм керування, функцiональний модуль, схемотехнiчна реалiзацiя, елементна база.
Вступ. Як вщомо, основою будь-яко! системи автоматичного керування е оброблення вхвдних даних, за значеннями яких виконуеться певний алгоритм керування. У поняття оброблення даних входить зб1р сигнал1в вщ дава-ч1в системи, анал1з отриманих сигнал1в, !х нормал1защя i передача в систему керування.
В основ! функцюнування системи мониторингу знаходиться програмо-ваний мжропроцесорний пристрш або сукупшсть пристро!в i техшчш засоби телемехашки. Залежно вщ потреб, можлива мюцева передача даних провщ-ними каналами зв'язку або !х в1ддалена передача з використанням безпровщ-них техшчних ршень та штерфейшв. Оскшьки в систем1 використовуеться протокол RS-232, тому можливим е розширення цього протоколу за допомо-гою малодтчих безпровщних модул1в BlueTooth. Система мае вщповщати вимогам надшносп функцюнування.
Покладемо в основу розробки такий фактор, як ушверсальшсть 11 ви-користання, тобто можлив1сть встановлення системи на будь-як об'екти керування 1з внесенням мшмальних змш у вже юнукт конструкцп. Видшимо у систем1 таю р1вш:
• базовий рiвень, який мютить електричний мжропроцесорний пристрш з ш-дикаторами стану, можливютю ручного введення параметр1в i самод1агнос-тикою;
• р1вень безпров1дно! передач1 даних, що охоплюе радюмодеми промислового д1апазону частот 433 МГц, призначеш для передач1 параметрiв на вщдалет диспетчерсью пункти;
• р1вень програмно! оброблення, який знаходиться на диспетчерському пункп i нагромаджуе передан дат, здшснюе обробку даних на основ1 штелектуаль-них алгоритмiв.
1 НУ "Льв1вська поттехшка";
2 НУ водного господарства та природокористування
М1кропроцесорна система збирання та оброблення шформащг
Сконструюемо пристрiй на 0CH0Bi двох мiкроконтролерiв PIC18F4620 i PIC16F690 виробництва фiрми Microchip. Покладемо основну задачу щодо вимiрювання параметрiв стану об'екта i задання керуючого параметра на по-тужний мiкроконтролер PIC18F4620. Передбачимо 5 аналогових входiв для шд'еднання унiфiкованих давачiв i 7 дискретних виходiв для пiд'eднання си-лово! частини системи керування. Кожен дискретний вихщ мае логiчний буфер, у ролi якого фцуруе набiр i3 J-K тригерiв. Лопчш буфери призначенi для збереження вщповщного логiчного рiвня на керуючих лшях. Таким чином значно зменшуеться енергоспоживання, оскiльки основний контролер переходить у режим мшмального енергоспоживання, а також з'являеться можливiсть вводу мониторингу логiчного стану керуючих лiнiй. Якщо на будь-якiй з лiнiй виникае обрив або шша неполадка, що призводить до неко-ректного функцюнування уие! системи, тодi у дiе вступае допомiжний мжро-контролер PIC16F690.
У процеш роботи цей мжроконтролер аналiзуе важливi параметри ро-боти системи: стан лшш керування; процеси прийому/передачi даних з/до ш-ших елементiв системи; напругу живлення. Якщо мжроконтролер щентифь куе несправнiсть, тодi вiдповiдне повiдомлення про помилку та !! код пере-даеться на центратзований пункт оброблення даних. Крiм цього, у разi ви-никнення помилки передбачене вмикання звуково! сигнатзацп за допомогою високочастотного бузера. Пюля того, як основний контролер переходить до режиму оч^вання, логiчнi стани лшш запам'ятовуються в J-K тригерах i ло-гiчнi рiвнi на виходах iз J-K тригерiв починають контролюватись допомiж-ним контролером.
Рис. 1. Загальна схема м1кропроцесорноЧ системи збирання та оброблення даних
Таким чином досягаеться самодiагностика системи, тобто можливють виявлення помилок. Оскiльки в основу алгоритма функщонування регулятора покладено перiодичне вмикання головного контролера, тому енергоспожи-вання, порiвняно з режимом роботи без допомiжного контролера, не збшь-шуеться. Для оргашзацп зв'язку регулятора i3 радюмодулем або GSM модемом у конструкцп передбачеш комунiкацiйнi iнтерфейси RS-232. 1нтерфейс RS-232 техшчно виконуеться на основi мжросхеми MAX-232, яка перетво-рюе лопчш стани мiкроконтролера +5 В та 0 у лопчш станi послщовного ко-мунiкацiйного порта +-12 В.
У пристро! передбачено роз'ем для тдключення переносного пульта оператора, на якому вiдображаються параметри об'екта. У режимi за замовчу-ванням вщбуваеться лише вiдображення параметрiв. Передбачено також режим ручного задавання параметрiв. Конструктивно пристрш зiбраний в уш-фiкованому корпусi для електротехнiчних пристро!в Z104K. Можливий монтаж схеми як на спещальних щитах, так i на вiдкритих стiнках, оснащених DIN-рейкою. У конструкцп використовуються лише ушфжоваш деталi, роз-роблення друковано! плати здшснюеться у середовищi Sprint Layout, тому конструкщю за необхщносп можна модернiзувати.
Технологiчно контролер здатний сприймати вхщш сигнали з напру-гою 0...5 В i роздшьною здатнiстю 210 бiт. За необхщносп використання да-вачiв з шшим типом вихiдного сигналу використовуеться блок перетворюва-чiв. При функцiонуваннi системи необхщно перiодично проводити огляд !! стану, перевiрку коректностi роботи i т.п. Тому в !! конструкцп передбачено виносний портативний пульт керування, за допомогою якого оператор мае можливють отримувати значення поточних параметрiв стану, вводити в регулятор розраховане значення задаючого параметра, дiагностувати стан уше! системи.
Рис. 2. Виносний пульт керування м1кропроцесорноЧ системи
Пульт керування тд'еднуеться за допомогою роз'ему DB25 (LPT). Як тшьки пульт пiд'еднано, на нього починае подаватись напруга й шдикатори
вiдображають значення параметрiв. При вiд'eднаному пулкп, для економп ресурсiв мiкроконтролера i зниження енергозатрат на його функцюнування, передбачено програмне блокування режиму вводу i виводу даних.
Для виводу необхщно1 шформаци про параметри стану системи вико-ристовуються свiтлодiоднi семисегментнi шдикатори iз загальним анодом. Керування ними здшснюеться за допомогою двох штегральних мiкросхем К176ИД2 та К155ИД3. Мжросхема К176ИД2 перетворюе код, який по-даеться на входи 1 -2-4-8, у код десяткового числа семисегментного шдикто-ра. Мжросхема К155ИД3 виконуе функцiю анодного дешифратора семисег-ментних iндикаторiв, тобто, основна 11 задача полягае в тому, щоб у певний момент часу почергово вмикати вщповщний семисегментний шдикатор. Ос-кшьки ця мiкросхема мае 4 входи двшкового коду, тому максимальна кшь-юсть iндикаторiв складае п=24=16. У системi використовуеться 12 шдикато-рiв, тому вона задовольняе цiй вимозг
Алгоритм вiдображення параметрiв на семисементних шдикаторах полягае у такому: у певний момент часу мжросхема К155ИД3 активуе один ш-дикатор, у той самий час шша мiкросхема К146ИД2 генеруе на виходах двшково-десягковий код семисегментного iндикатора залежно вщ того, яке значення при аналогово-цифровому перетвореннi отримуе контролер. Затрим-ка мiж перемиканнями iндикаторiв вибираеться експериментальним шляхом, вона залежнiсть вщ частоти роботи мiкроконтролера та параметрiв мiкросхем дешифраторiв. Зазвичай ця затримка не повинна перевищувати 15-20 мкс.
Мжропроцесорна система керування енергоспоживанням. Для функцюнування системи необхщне постiйне електричне живлення. Основою системи е мжропроцесорний блок, що функцюнуе на основi контролера Р1С16Г690. Конструктивно цей блок виконаний в ушфжованому корпусi i мае 2 входи для джерел живлення, 1 вихщ для навантаження, семисегментний шдикатор для введення початкових налаштувань, свггаодюдш шдикато-ри для вщображення поточного стану роботи. До першого входу пiд'еднана сонячна акумулятивна панель iз послiдовним перетворювачем i стабЫзато-ром вихщно1 напруги типу ЬЫ317Л, до другого входу тд'еднана висо-коемнiсна нiкель-кадмiева акумуляторна батарея. У першому режимi модуль функцюнуе наступним чином: тсля подання вхщно! напруги з сонячно1 па-нелi, необхiдно здiйснити налаштування мжропроцесорного регулятора на чутливiсть до вхщно! напруги з першого входу. Налаштування здшснюються мiкрокнопкою з кроком 10 %. Пiсля налаштування на вихщ блоку подаеться напруга i вся система починае функцюнувати. Мiкроконтролер аналiзуе вхщ-ну напругу i порiвнюе 11 з заданим значенням. Якщо напруга знижуеться до критично1 меж^ генеруеться звуковий сигнал, який свщчить про настання "передаварiйного" режиму. Шсля проходження аваршно1 межi, мiкроконтро-лер подае сигнал на електричний ключ, через який подаеться напруга на ко-тушку релейного елемента.
Пюля перемикання реле на вихiд блоку подаеться напруга iз резервно1 батаре1 живлення. Оскiльки на виходi блоку встановлеш високоемнiснi кон-денсатори, тому перехщний процес при перемиканнi реле згладжуеться i е не критичним для системи. Пюля того, як рiвень вхщно1 напруги стабiлiзуеться,
вщбувасться автоматична дозарядка нiкель-кадмieвого акумулятора. Завдяки цьому досягаегься автономна i безперервна робота як у денний, так i в шчний час протягом тривалого перюду часу без втручання людини.
Рис. 3. Схема м^опроцесорного регулятора електроживленням системи
Висновки. Результатом роботи е розроблення KOMraeKCHOï системи мошторингу та управлiння вiддаленими об'ектами. Розроблено принципи що-до проектування подiбних систем, розглянутi основнi технiчнi засоби та еле-ментна база, що використовувались для побудови мiкропроцесорних систем збирання та оброблення даних. У лабораторних умовах створено дослщш зразки основних елеменлв системи мошторингу та апробащю в реальних умовах. Внаслщок цього виявлено недолiки в робот системи, визначено по-дальшi шляхи вдосконалення, модернiзацiï та основнi шдходи для подальшо-го впровадження на вщдалених об'ектах керування.
Результати роботи можна використати для подальшого дрiбносерiйно-го виробництва компонентiв системи, оскшьки розроблено як принциповi електричнi схеми, так i друкованi плати мжропроцесорних блокiв, розроблено розташування елеменлв в електротехнiчних корпусах.
Розроблена система мае значний потенщал щодо подальших впрова-джень, оскiльки в кожному технолопчному процесi необхiдно проводити збiр первинних даних вiд давачiв. Тобто можна застосовувати лише частину елеменлв системи, якi необхiднi для виконання конкретноï задачi.
Основним застосуванням комплексноï системи е проведення комплексного мошторингу еколопчного стану проблемних природних об'склв, вико-нувати на основi отриманих даних прогнозування екологiчних показниюв. Також можливе застосування системи до будь-яких технолопчних потреб, де необхщно проводити монiторинг стану та передачу на вщдалеш пульти керування отриманих даних для подальшоï оброблення та аналiзу.
Л1тература
1. Шатний С.В. Розроблення тдсистем ^техшчного та шформацшного забезпечення АСК волого забезпеченням / С.В. Шатний, В.Й. Пастушенко // Тези доповщей М1жнародно1 науково-практично!' конференций 1ТК1, 2010. - С. 54-55.
2. Белов А.В. Конструирование устройств на микроконтроллерах / А.В. Белов // Наука и техника, 2005. - 457 с.
3. Глинський Я.В. С++ та С++ Builder / Я.В. Глинський. - Львiв : Вид-во НУ "Львiвська полггехнжа", 2005. - 237 с.
4. Врагов В.О. Технолопя спирту / В.О. Врагов, В.А. Домарецький, П.Л. Шиян / за ред. проф. В.О. Мариниченка. - Вшниця : Вид-во "Подшля-2000", 2003. - 496 с.
5. Уилмсхерст Тим. Разработка встроенных систем с помощью микроконтроллеров PIC. Принципы и практические примеры / Тим Уилмсхерст. - М. : Изд-во "МК-Пресс", 2008. -548 с.
6. Ульрих В.А. Микроконтроллеры PIC16X7XX. Справочник по КМОП - микросхемам с АЦП / В.А. Ульрих // Наука и техника, 2002. - 547 с.
Тимощук П.В., Шатный С.В. Система мониторинга и управления отдаленными объектами регулирования
Описана система сбора данных и дистанционной передачи информации, предназначенной для хранения и дальнейшей обработки. Система представлена в модульном виде и в зависимости от потребностей может сужать или расширять свои функциональные возможности. Предложены схемы функциональных модулей системы, принципы использования микропроцессорных средств и протоколы передачи информации. Приведены принципы функционирования системы энергообеспечения на основе микропроцессорного регулирования энергопотребления.
Ключевые слова: информационная система, микропроцессор, алгоритм управления, функциональный модуль, схемотехническая реализация, элементная база.
Tymoshchuk P.V., Shatnyi S.V. Monitoring and control system for remote regulation objects
Described a system of data collection and remote transfer of information for storage and further processing. The system presented in modular form and depending on the needs can narrow or expand their functionality. Presented diagrams of the functional modules, principles of usage microprocessor unit and data transfer protocols. Described principles of the power supply system based on microprocessor control of energy consumption.
Keywords: structure-functional scheme, microprocessor unit, solar power, remote data transmission, remote automated system, element base.
УДК 681.51:004.4 Доц. Н.А. Длугунович, канд. екон. наук;
доц. Ю.В. Форкун, канд. техн. наук - Хмельницький НУ
ФОРМАЛ1ЗАЦ1Я СИСТЕМИ ВИБОРУ 1Т-ПРОЕКТ1В ПРИ СТВОРЕНН1 ШФОРМАЦШНОГО ПРОСТОРУ ВИСОКОТЕХНОЛОГ1ЧНИХ ВИРОБНИЦТВ
Здшснено формалiзацiю та структуризащю системи вибору 1Т-проекпв для створення шформацшного простору високотехнолопчних виробництв. Визначено складовi системи вибору 1Т-проекпв, наведено алгоритм процесу прийняття ршення за допомогою ще1 системи, розроблено модель оцшювання прюритетност 1Т-проек-^в та прошюстровано порядок реалiзацiï ще1 моделi для прийняття ршення щодо черговост 1Т-проекпв на шдприемствг
Ключовi слова: 1Т-проекти, шформацшний прос^р, високотехнолопчне вироб-ництво, шформацшш системи.
Актуальшсть теми. Для сучасного виробництва характерш роботизация, створення автоматичних гнучких виробництв, автоматизащя проектуван-ня виробiв i технолопчних процешв, а також автоматизация управлшня вам промисловим комплексом. Концепция автоматизованих систем управлшня
