Аналоговые и цифровые системы управления. Применение ЭВМ

В зависимости от используемой элементной базы системы уп­равления выполняются аналоговыми, цифровыми и цифро-ана­логовыми.

Важнейшим достижением в области полупроводниковой электроники является освоение выпуска интегральных микро­схем с большой степенью интеграции (БИС). Последние обес­печивают возможность построения эффективных цифровых си­стем регулирования. В частности наряду с системой приборов

УБСР аналоговой ветви были созданы и освоены промышлен­ностью приборы цифровой ветви. Наиболее высокие показа­тели электропривода получаются в том случае, когда цифровая измерительная часть сочетается с аналоговой частью, выпол­ненной по принципу подчиненного регулирования параметров. При этом образуются так называемые цифро-аналоговые си­стемы электропривода, отличающиеся высокими динамическими показателями, высокой точностью регулирования (до 0,001 %). В таких системах, как правило, аналоговый регулятор включа­ется во внутренний контур регулирования (обычно в контур! тока), а цифровой — во внешний контур скорости или поло-^ жения. Кроме повышения точности работы агрегатов цифро-аналоговые системы обеспечивают возможность сопряжения с различными программно-задающими устройствами.

На рис. 59 представлена функциональная схема электропри­вода с подчиненной системой регулирования, выполненная на цифро-аналоговых элементах. В ней используются цифровые

датчики физических величин, которые вместе с другими циф­ровыми устройствами управления (задатчиками, сумматорами, счетчиками и т. п.) образуют измерительную часть электропри­вода.

Аналоговая часть электропривода выполнена по структуре подчиненного регулирования с тремя контурами регулирова­ния: по положению исполнительного органа машины, по ско­рости и току. Внешний контур регулирования положения вы­полнен цифровыми, а внутренние контуры регулирования тока и скорости — аналоговыми.

Аналоговая часть содержит регулятор тока РТ, на который поступают сигналы задания по току и_3.т от регулятора скоро­сти PC и обратной связи по току и_{о т} от датчика тока UA. Выходной сигнал регулятора тока и₃ является сигналом управ­ления тиристорного 'преобразователя f/Z, питающего якорь дви­гателя М. Регулятор скорости PC получает сигнал и_{0 с} от дат­чика скорости BR и сигнал задания и_{3 с} — от задатчика интен­сивности ЗИ. Входным сигналом ЗИ является выходной сигнал м'з. с аналогового регулятора положения РП.

В состав цифровой измерительной части электропривода входят датчики входного ВL1 и выходного BL2 сигналов поло­жения, арифметическое суммирующее устройство АрСУ, пре­образователь кода в напряжение DA (преобразователь код— аналог). Задачей цифровой измерительной части является фор­мирование сигнала рассогласования и_А. Работа ее происходит следующим образом. Требуемое перемещение исполнительного органа задается датчиком ВЫ в виде числа N"₃._n в параллель­ном двоичном коде. Этот сигнал подается на вход сумматора АрСУ вместе с числовым сигналом N_n (также в параллельном двоичном коде), соответствующим действительному положению

Рис. 59. Схема тиристорного электропривода, выполненного на цифро-аналоговых эле­ментах

исполнительного органа. Сумматор АрСУ обеспечивает сумми­рование этих двух цифровых сигналов и выделение сигнала рассогласования в цифровом кодированном представлении. Да­лее цифровой сигнал N_А преобразуется в аналоговый сигнал Ид (напряжение постоянного тока), который поступает на вход регулятора положения РП. Схемы такого рода выполняются на унифицированных аналоговых (УБСР—АИ) и цифровых (УБСР—ДИ) регуляторах.

I По мере развития и совершенствования технологии увеличи­вается число параметров и факторов, которые необходимо кон­тролировать и обрабатывать с целью оптимизации протекания технологических процессов. При этом непрерывно повышаются требовании к системам автоматизации и в первую очередь — к системам автоматизации электропривода.

Традиционный состав технических средств электропривода (электродвигатель, преобразователь, аппаратура управления и регулирования отдельных параметров) уже не может удовлет­ворять требованиям, предъявляемым к современным сложным системам управления с гибкой структурой. Наиболее эффектив­ным является централизованное управление технологическими объектами с использованием экономико-математических мето­дов и высокоэффективной вычислительной и управляющей тех­ники. Такие системы, получившие название автоматизирован­ных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) все шире применяются на металлургических предприятиях.

Системы управления электроприводами входят составной частью в АСУ ТП, осуществляющую анализ всех технологиче­ских параметров и выдачу команд управления электроприво­дами. Использование автоматизированных электроприводов в со­ставе АСУ ТП позволяет оптимизировать расход электроэнер гии, лучше использовать производственные мощности, сократить простои оборудования, повысить экономическую эффективность процесса. Такая система позволяет связать управление отдель­ными параметрами процесса в единое целое в целях его интен­сификации и получения продукции высокого качества.

Все возрастающая способность регулируемых автоматиче­ских электроприводов, содержащих аналоговые и цифровые устройства, устройства связи и преобразования формы инфор­мации, возрастающая сложность законов управления и мате­матического описания системы, необходимость выполнения мно­гих функций, в частности тех, которые раньше выполнялись обслуживающим персоналом, требуют новых средств для реа­лизации этих систем. Такими средствами явились управляющие вычислительные машины (УВМ).

С появлением ЭВМ третьего поколения, выполненных на ин­тегральных микросхемах, они стали широко использоваться в качестве звена системы управления автоматизированного электропривода.

В УВМ поступает информация о регулируемых параметрах электропривода — угловой скорости, угловом перемещении, токе, э. д. с, напряжении и в ряде случаев — данные о техно­логических параметрах приводимого механизма, состоянии за­щитной и коммутационной аппаратуры, состоянии узлов элек­тропривода, системы управления и самой УВМ.

УВМ осуществляют регулирование параметров привода (тока якоря, тока возбуждения, напряжения; скорости двига­теля и т. п.) с автоматической настройкой регуляторов. Они вы­полняют управление тиристорным преобразователем; функции контроля состояния преобразователя, двигателя, САУ; управ­ление электроприводом в функции технологических режимов