АТПП_Л2 (2)

1. Тема 2. Информация в системах автоматизации Преобразователи информации:

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Тема 2. Информация в системах автоматизации
Преобразователи информации:
Конечная
информация
Начальная
информация
U, I
f
Фаза
Цифровой код
U, I
Усилители,
нормализаторы,
согласователи
уровней
ПНЧ
ПНФ
ПНК (АЦП)
f
ПЧН
Делители
частоты
ПЧФ
ПЧК
Фаза
ПФН
–
–
ПФК
Цифровой код
ПКН (ЦАП)
ПКЧ
ПКФ
Преобразователи
кода
1

2. Обобщенная локальная система автоматизации

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Обобщенная локальная система автоматизации
2

3. Пример локальной системы автоматизации: технический учет электроэнергии, система энерго-мониторинга

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Пример локальной системы автоматизации: технический учет
электроэнергии, система энерго-мониторинга
В качестве устройств сбора использовались анализаторы мощности
UMG 104 и UMG 604 фирмы Janitza electronics GmbH. Данные
устройства снабжены DSP (8 каналов АЦП 20 кГц).
3

4. Пример локальной системы автоматизации: управление электроприводом в станция управления ШСНУ

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Пример локальной системы автоматизации: управление
электроприводом в станция управления ШСНУ
4

5. Пример локальной системы автоматизации: управление электроприводом в станция управления ШСНУ

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Пример локальной системы автоматизации: управление
электроприводом в станция управления ШСНУ
РС
I ЗАД
(-)
ω *R
.
ω
(-)
1
2
ω
ЗСК
ВКК
*
{s, v, a}
Hдин. зад
Рду
(-)
Hдин
(-)
РТ
IS
US
ШИМ
ПК
ДТ
(-)
i
ВК ε
ДП
ТПКШ
Fλ
ВДУ
ωR
АД
ДУ
ДС
5

6. Пример локальной системы автоматизации: структура автоматизированной системы управления технологическим процессом добычи нефти

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Пример локальной системы автоматизации: структура
автоматизированной системы управления технологическим процессом
добычи нефти с использованием ШСНУ
ПУЛЬТ ОПЕРАТОРА
SCADA АСУ ТП ШСНУ
Модуль беспроводной связи
GPRS
MODBUS TCP
Контроллер
ШСНУ
MODBUS RTU
ЭП ШСНУ
Преобразователь CONTROL TECHNIQUES
SP4402
6

7.

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Уровни управления в системах автоматизации
Технологический – управление отдельными машинами,
станками, роботами, транспортом, др. локальными объектами:
а) поведение этих агрегатов задается извне программами или
оператором;
б) характерно взаимодействие со средой, т.е. необходимость
адаптации
к
изменениям
нагрузки
и
параметров,
неоднородность материала, износ и т.д.;
в) критерии функционирования технологические:
– точность обработки, точность поддержания технологических
параметров и режимов;
– интегральные критерии качества продукции.
7

8. II. Уровень участка: вход – плановое задание, выход – распределение работы между агрегатами 1-го уровня. III. Цеховой: основное

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Уровни управления в системах автоматизации
II. Уровень участка:
вход – плановое задание,
выход – распределение работы между агрегатами 1-го уровня.
III. Цеховой:
основное – подготовка производства (проектирование изделий
и процессов, технической оснастки, УП для локальных объектов).
Здесь главное – экономические критерии качества управления.
IV. Заводской:
связи с поставщиками, конъюнктура рынка, прогноз номенклатуры
изделий и спроса.
Главное – тоже экономические критерии качества управления.
V. Уровень корпорации.
VI. Уровень страны.
8

9. Тенденции в построении производственных систем

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Тенденции в построении производственных систем
САD/САМ (САПР/АС ЧПУ)
Широко используется вычислительная техника для решения
вычислительных задач в машинном масштабе времени и для
решения задач управления в реальном масштабе времени. Это
прежде всего такие задачи:
1) техническое проектирование:
– графическое представление информации;
– машинный анализ;
– создание управляющих программ для изготовления;
– создание, отображение, анализ, запоминание, манипуляция
всевозможной графической информацией;
2) перестраиваемость под конкретного пользователя благодаря
модульному принципу построения;
3) многотерминальный доступ;
4) одновременное управление системами ЧПУ;
9

10. Тенденции в построении производственных систем

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Тенденции в построении производственных систем
САD/САМ (САПР/АС ЧПУ)
Широко используется вычислительная техника для решения
вычислительных задач в машинном масштабе времени и для
решения задач управления в реальном масштабе времени. Это
прежде всего такие задачи:
1) техническое проектирование:
– графическое представление информации;
– машинный анализ;
– создание управляющих программ для изготовления;
– создание, отображение, анализ, запоминание, манипуляция
всевозможной графической информацией;
2) перестраиваемость под конкретного пользователя благодаря
модульному принципу построения;
3) многотерминальный доступ;
4) одновременное управление системами ЧПУ;
10

11. Уровень нормированных сигналов

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Уровень нормированных сигналов
0… 5 В, 0… 10 В;
для дискретных (цифровых) входов:
5, 10, 24, 48 В постоянного тока,
48, 110, 220 В переменного тока;
для дискретных выходов:
5 В, 24 В (0,2 А, 2 А, 5 А) постоянного тока;
110 В (2 А) переменного тока.
С другой стороны унифицированные сигналы датчиков
могут изменяться в пределах:
0–5 мА, 0–20 мА, 4–20 мА, 0–10 мВ, 0–50 мВ, 0–10 В
11

12. Тенденции в построении производственных систем

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Тенденции в построении производственных систем
САD/САМ (САПР/АС ЧПУ)
Широко используется вычислительная техника для решения
вычислительных задач в машинном масштабе времени и для
решения задач управления в реальном масштабе времени. Это
прежде всего такие задачи:
1) техническое проектирование:
– графическое представление информации;
– машинный анализ;
– создание управляющих программ для изготовления;
– создание, отображение, анализ, запоминание, манипуляция
всевозможной графической информацией;
2) перестраиваемость под конкретного пользователя благодаря
модульному принципу построения;
3) многотерминальный доступ;
4) одновременное управление системами ЧПУ;
12

13. Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП)

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП)
Требуются ЦАП и АЦП с различными характеристиками:
- число разрядов от 8 до 20;
- время преобразований от 0,01 мкс до 1 с.
Интегральные ЦАП исполняются, как правило, по
весовому принципу. ЦАП содержит резисторную
матрицу R-2R и токовые ключи ТК. На вход ОУ
поступает сумма токов тех разрядов двоичного
числа, где есть единица. Токи определяются только
резисторной матрицей.
13

14. Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП)

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Цифроаналоговые преобразователи (ЦАП)
14

15. Практическое задание Реализовать в Mexbios модель АЦП со структурой по методу последовательных приближений

КАФЕДРА МИКРОПРОЦЕССОРНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Практическое задание
Реализовать в Mexbios модель АЦП со структурой по методу
последовательных приближений
Такт
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Вес ЦАП
Код в регистре Выход ЦАП
Результат
в этом такте последовательны
накапливаем
х приближений
ый
5,12
100000000000
5,12
100000000000
2,56
110000000000
7,68
110000000000
1,28
111000000000
8,96
110000000000
0,64
110100000000
8,32
110000000000
0,32
110010000000
8,00
110010000000
0,16
110011000000
8,16
110010000000
0,08
110010100000
8,08
110010000000
0,04
110010010000
8,04
110010010000
0,02
110010011000
8,06
110010010000
0,01
110010010100
8,05
110010010100
0,005
110010010110
8,055
110010010100
0,0025
110010010101
8,0525
110010010100
15

16.

16