CC BY
31
681.925.5—181.4014(075.8)
УЧЕБНАЯ МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ УСЛОВИЙ
Е.П. ДЕШУК Объектом управления является термостат, в ко-
Кубанский государственный технологический университет
В настоящее время на предприятиях пищевой промышленности Краснодарского края, таких как консервный завод (Славянск-на-Кубанн), завод по производству плавленых сырков (Краснодар), комбинат «Кубань» (Тимашевск) и других, для управления технологическим производством широко применяются микропроцессорные МЯ-системы. Однако персонал лабораторий КИП и автоматики многих пищевых предприятий, не имея достаточного опыта эксплуатации устройств цифровой техники, испытывает объективные затруднения при освоении, эксплуатации и ремонте МП-систем.
Разработанный и выпускаемый Рижским заводом ВЭФ учебный микропроцессорный комплект УМК, построенный на базе МП К580, может помочь производственникам. УМК используют для изучения основ проектирования и обслуживания микроЭВМ, обучения основам программирования МП, разработки и изготовления макетов блоков управления технологическим оборудованием с помощью МП-с истем.
Рассмотрим один из вариантов реализации учебной МП-системы управления на базе УМК, предназначенной для программного управления температурой лабораторного термостата, что достаточно просто реализовать в условиях любой лаборатории КИП пищевого предприятия.
тором необходимо поддерживать температуру по какому-либо программному закону. Подобные задачи часто решаются в промышленных условиях: при сушке пищевых изделий, в процессе стерилизации консервной продукции и т.п.
Упомянутая структурная схема должна содержать (см. рисунок) МП, постоянные ПЗУ и оперативные ОЗУ запоминающие устройства для хранения алгоритмов и задаваемых параметров режима управления, промежуточных и окончательных результатов вычислений. Кроме того, в схеме содержатся устройства сопряжения датчика температуры ТЕ (например, термистор) через аналогово-цифровой преобразователь АЦП с МП и нагревателем И, вентилятором охлаждения В, источником светового ИСС и звукового ИЗС сигналов. Напомним, что здесь шина адресов ША является 16-раз-рядной (Ло—Л15)^_шина данных ШД — 8-разряд-ной Шо—£7), а, ВО и ПМ — это соответственно сигналы низкого и высокого активных уровней выдачи данных и приема МП К580.
При работе МП-системы типичными действиями являются:
а) определение текущего значения температуры в путем пересылки информации с выхода АЦП сначала в МП по ШД, а затем в определенную • ячейку памяти ОЗУ;
б) определение заданного значения 83 для данного момента времени;
в) вычисление разности д 8 = 9 - 83;
г) включение И или В в зависимости* от знака разности А 0;
д) вычисление и установка мощности работы Я или В в зависимости от величины А в и знака изменения ©з на данном участке;
е) переход в состояние ожидания до следующего момента корректировки режима работы системы или момента изменения режима работы. Предполагается, что время выполнения в МП-системе всех действий по пп. а—д меньше, чем интервал времени л/ опроса датчика ТЕ;
ж) выработка воздействия на ИСС и ИЗС в случае незначительного наикритического повышения температуры, требующего вмешательства оператора.
Здесь основное внимание уделено выбору и разработке аппаратурных средств ЛШ-системы. На этом этапе производится выбор МП БИС, определение составов памяти и внешних устройств, разработка системы адресации памяти и внешних устройств, выбор или разработка (при необходимости) устройств сопряжения, системы прерываний, обеспечение электрического сопряжения компонентов МП-системы (2].
Каждое и программир; некоторая п пересылки : связанных с и воздейств системе обр как для обы ся управляй: Очевидно ния темпер нить толькс МЯ-системь Отсчет В[ может ВЫПО, — с помош интервалов рого — ВО] последовате. стояние сис Работа М. ным обмено устройствам цией необхс му адресаци Возможнь адресации: I рамках каж между ячей! вода в рам к;
Использов нее, так кг единая стру] деляется ме; устройства а В этом случ; вода, не тр выбора пам? деление пр< памяти и в; помощЬю од Так, в ел} шает 32К, р адресной Ш1 равно: при с а к устройст Этот спосс построении дает больше< ние к УВВ используютс к ЯП.
Информа!. (выходы дан непосредств! если микрос
СОСТОЯНИЯМ1;
ШД должно рователи (2) Я произвол) усилительнь ЬВЗ. 1-003
I, № 1-2, 1994
--------------
(.4014(075.8)
^мостат, в ко-ьшературу по Подобные за-ых условиях: ессе стерили- г
олжна содер-ПЗУ и опера-■ва для хране-ггров режима | шельных ре-I схеме содер-ка температу-;з аналогово-П и нагрева-I, источником налов. Напом-пяется 16-раз-I — 8-разряд-хл'ветственно шых уровней
!И действиями
I температуры выхода АЦП эпределенную
[я 0з для дан-
- 8 з;
[ости1 от знака
эсти работы Н д е и знака
цо следующего |боты системы |боты. Предпо-в Л1/7-системе чем интервал
!СС и ИЗС в
1СКОГО повыше-ттельства опе-
»но выбору и Я-системы. На 1 БИС, опреде-устройств, раз-ги и внешних зи необходимо-ы прерываний, 1жения компо-
ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ. № 1-2, 1994 67
Каждое из действий, указанных в пп. а—ж, программируется и в дальнейшем выполняется как некоторая последовательность команд, например, пересылки информации (см. п. о) или команд, связанных с вычислением (см. п. б). Значения в и воздействий, передаваемых на Н или В, в МП-системе обрабатываются как данные, в то время как для объекта управления эти значения являются управляющими сигналами.
Очевидно, что для изменения закона управления температурой термостата необходимо изменить только программу, хранящуюся в памяти АШ-системы.
Отсчет временных интервалов в МП-системе может выполняться двумя способами: аппаратным — с помощью специального датчика временных интервалов — таймера; программным, суть которого — в организации и выполнении некоторой последовательности команд, не влияющих на состояние системы.
Работа М/7-системы сопровождается интенсивным обменом между МП, ПЗУ, ОЗУ и внешними устройствами. Для организации обмена информацией необходимо прежде всего разработать систему адресации памяти и внешних устройств.
Возможны два способа организации системы адресации: выделение подсистемы и адресация в рамках каждой подсистемы; разделение адресов между ячейками памяти и устройствами ввода-вывода в рамках единой системы.
Использование второго способа предпочтительнее, так как Л1/7-система рассматривается как единая структура, а все пространство адресов разделяется между компонентами системы. Внешние устройства адресуются так же, как ячейки памяти. В этом случае не используются команды ввода-вывода, не требуются управляющие сигналы для выбора памяти или устройства ввода-вывода. Разделение пространства адресов между ячейками памяти и внешними устройствами достигается с помощью одной из адресных шин.
Так, в случае, когда емкость памяти не превышает 32К, разделение удобно сделать с помощью адресной шины Л(5 (старший разряд адреса). >115 равно: при обращении к ячейкам памяти ЯП —О, а к устройствам ввода-вывода УВВ —1.
Этот способ адресаций широко используется при построении встраиваемых М/7-систем: он прост и дает большее быстродействие. Кроме того, обращение к УВВ производится более гибко, поскольку используются те же команды, что и при обращении к ЯП,
Информационные выходы микросхем памяти (выходы данных) на рисунке подключены к ШД непосредственно. Такое подключение возможно, если микросхемы памяти имеют выходы с тремя состояниями. В противном случае подключение к ШД должно производиться через шинные формирователи [2]. Предполагается, что включение В и И производится с помощью реле, а в качестве усилительных элементов используются элементы 003.1—003.4 с открытым коллектором [3].
Температура в, измеряемая в термостате с помощью термистора ТЕ, преобразуется на АЦП в цифровой сигнал напряжения и затем вводится через 001.0—001.7 в МП-систему. Цифровой код от АЦП поступает по проводам шины данных Оо—07 при условии, что на ША установлен соответствующий адрес А\ъАо - 1 и присутствует управляющий сигнал ПМ от МП. Элементы И, через которые производится передача сигналов от АЦП на ШД, являются элементами с тремя состояниями выхода 001.0—001.7.
Выход цифровой информации производится следующим образом. Принятая с ШД информация хранится на О-триггерах 002.1—Г)02_.4^ Управление выводом производится сигналом ВО = 1 (выдача данных) от МП. При необходимости между О-триггером и Приемником цифровой информации (ИЗС, В, Н, ИСС) может включаться усилитель соответствующего типа 003.1—003.4).
Время работы В или Н устанавливается пропорциональным значению де. Иными словами, цифровой код, отражающий значение де, преобразуется во временной интервал, в течение которого должен быть включен вентилятор или нагреватель.
Особенностью работы ИЗС является то, что на его вход поступает программно-организованный сигнал в виде меандра, частота которого равна частоте звукового сигнала, напршиер, 200 Гц. Это происходит при подаче сигнала Ъй — 1 и соответствующем коде на шине адреса АхзАо = 1.
Напомним, что признаком обращения к УВВ является >415 - 1. Пространство адресов УВВ составляет 32К, в рассматриваемой системе — всего 5К. Наличие избыточности позволяет выбрать такие адреса для ВВ, которые приводили бы к простой реализации схем дешифрации адреса УВВ. Для этих схем потребуется еще меньше оборудования, если УВВ объединить в группы, как указано в таблице.
Таблица
Вид ВВ Двоичный код УВВ. Код на ША Адрес УВВ Исполь-
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 зуемые разряды
ТЕ I 0 0 0 0 0 0000000001 8001Н А15: Ло
н, в ИСС 1 0 0 0 0 0 0000000010 8002Н >*15; А1
ИЗС 1 0 0 0 0 0 0000000100 8004Н А\. А 2
Из таблицы следует, что целесообразно объединить в одну группы В, Н и ИСС, поскольку для этих ВВ идентичен вид выходных управляющих сигналов. Для адресации УВВ необходимо использовать сигналы всего с трех адресных шин. Таким способом можно адресовать до 15 групп УВВ.
Электрическое сопряжение компонентов МП-системы производится по значению напряжения и, тока / и емкости С.
Условия правильного сопряжения по напряжению состоят в том, что все используемые в МП-системе компоненты должны иметь одинаковое представление логических 0 и 1. Если используется БИС одной серии, то условие сопряжения по напряжению выполняется автоматически.
В единой Л!/7-системе могут использоваться БИС разных серий. Если при этом уровни напряжений логического 0 и 1 одинаковые, то не требуется применения никаких согласующих элемен-
тов. В противном случае необходимо применять специальные элементы согласования уровней напряжения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Учебный микропроцессорный комплект. Паспорт РР3.059 004ПС. — Рига: ВЭФ. 1989. — 46 с.
2. Каган Б.М., Сташин В.В. Основы проектирования микропроцессорных устройств автоматики. — М.: Энерго-атомиздат, 1987. — 304 с.
3. Интегральные микросхемы: Справ. / Под ред. Б.В. Тараб-рина. — М.: Энергоатомиздат. 1983. — 528 с.
Кафедра автоматизации производственных процессов
Поступила 17.06.93
Систему вить в прео
621.3.078—83—533
ПОЛИИНВАРИАНТНАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
Ю.П. ДОБРОБАБА, А.Г. МУРЛИН, В.А. МУРЛИНА
Кубанский государственный технологический университет
В пищевой промышленности имеются механизмы, например, наклонные диффузионные аппараты П. 2], центрифуги 13], исполнительные органы которых осуществляют движение по определенному закону, для реализации которого необходима система автоматического'управления САУ. Известно, что САУ движением исполнительного органа механизма состоит из командоаппарата КА и системы автоматического регулирования САР угловой скорости электропривода ЭП. Для каждого механизма КА индивидуален и обычно уникален. САР угловой скорости ЭП целесообразно использовать типовую. При разработке последней в электромеханических системах аппаратов наблюдаются изменения величин: коэффициента электродвигателя при вариациях напряжения обмотки возбуждения; сопротивления якорной цепи ЭП в процессе его работы из-за нагрева электродвигателя; индуктивности якорной цепи ЭП, момента инерции ЭП из-за различной загрузки аппаратов либо при переключении ступеней редуктора, а также наличие момента сопротивления ЭП, значение которого для многих аппаратов заранее неизвестно.
Цель работы ■— разработка типовой полиинва-риантной САР угловой скорости ЭП, в которой удалось бы скомпенсировать влияние всех перечисленных особенностей на динамику системы.
С учетом вышеперечисленных особенностей и общепринятых допущений математическая модель силовой части ЭП описывается следующими уравнениями:
и - (1 + а О С ш + (1 + а2) Яя /я + + (1 + <*3) ^ ^ і
(1 + а 1) С /я = Мс + (1 + а4) / і
й. I
(О
где
и —напряжение, приложенное к якорной цепи электродвигателя, В; а>— угловая скорость ЭП, рад/с;
/я — ток якорной цепи ЭЯ, А;
Мс — момент сопротивления ЭП, Н м; с, /?*, и, /—соответственно базовые значения коэффициента электродвигателя. Вс; сопротивления якорной цепи ЭП, Ом; индуктивности якорной цепи ЭПа Гн; момента инерции ЭП, кг м2;
а 1,а2а3,<*4— соответственно коэффициенты, учитывающие изменение величин коэффициента электродвигателя; сопротивления якорной цепи ЭП;
■ индуктивности якорной цепи ЭП;
момента инерции ЭП.
г&-
и
т(П
и*
' г—~" і, й М
■МЇІг
і МІ
где У вогм = (1
— возмуща: К
—возмуща: На рису* полиинвари дельные бло детельствам дующие обо РТ — регул разователь; ] ющего; Д
Ур<
№тп(
где изс> изт
Ррс Трс, трс ■
Ррт-
1рт'
ктп
ь
кос
Тс-
кот ■
Тт-
кон •
