30.3. Электронные и микропроцессорные аппараты, их классификация и физические явления в них
Различают микропроцессоры универсальные и специализированные. Универсальный микропроцессор выполняет функции центрального процессора и широко используется в микро ЭВМ, системах автоматического управления, измерительных приборах, диагностических устройствах и др. Специализированный микропроцессор предназначен для решения конкретной задачи и оптимизирован по определенному параметру. Он решает эту задачу во много раз быстрее, чем универсальный.
Микропроцессорный комплект — это совокупность микропроцессорных и других интегральных схем, которые совместимы и могут быть объединены по своим конструктивно-технологическим данным. Обычно в комплект входят БИС микропроцессора, запоминающее устройство, устройство ввода-вывода информации и др.
Микроконтроллер, или просто контроллер, — это микропроцессорный комплект, конструктивно оформленный в виде платы. По своему назначению он аналогичен контактному командоконтроллеру, в котором в зависимости от регулировки кулачков происходит коммутация выходных контактов при определенном положении вала. Программа контроллера может меняться путем перестановки кулачков.
Различают микроконтроллеры с жесткой и изменяемой программой. Микроконтроллер с изменяемой программой обрабатывает входные сигналы по программе, заложенной в ПЗУ, и выдает выходной сигнал. При изменении программы в ПЗУ происходит изменение выполняемой задачи.
Микропроцессорная система заключает в себе БИС микропроцессорного комплекта, использующую микропроцессор как обрабатывающий узел системы управления приводом, измерения и других целей. Если в системе используется несколько микропроцессоров, то система называется мультимикропроцессорной.
МикроЭВМ является конструктивно законченным устройством, содержащим микропроцессор, источник питания, запоминающее устройство, узлы ввода-вывода информации и пульт управления.
30.4Функциональная схема управления электродвигателем постоянного тока с помощью микропроцессора
Рассмотрим структурную схему простейшего устройства управления электроприводом с помощью микропроцессора (рис. 136). Двигатель М питается от тиристорного преобразователяТП, который управляется от микропроцессора МП. Звено БС — блок согласования (интерфейс) МП иТП.
Изменение скорости двигателя во время пуска контролируется с помощью датчика тока ДТ и датчика частоты вращения ДЧВ. В качестве ДЧВ используется тахогенератор.
Аналоговые выходные сигналы ДТ и ДЧВ с помощью аналого-цифровых преобразователей АЦП превращаются в цифровые данные, которые подаются в МП.
Внешние органы управления (кнопки, датчики) воздействуют через УВВ и ЗУ на МП, который обеспечивает разгон двигателя по требуемому закону. В случае необходимости закон пуска двигателя может быть изменен путем замены программы в ПЗУ микропроцессора.
Всесоюзным научно-исследовательским институтом релестроения {ВНИИР) разработано универсальное устройтво управления с программируемой логикой (УЛП).
Рис. 136. Функциональная схема уцравления двигателем постоянного тока с помощью микропроцессора
Это устройство предназначено для замены существующего релейного оборудования систем управления с разветвленной логикой. УЛП состоит из следующих функциональных узлов: блока входов, блока управления, блока выходов, блока питания, пульта записи, пульта контроля.
Блок входов предназначен для сопряжения входных сигналов с уровнем логических сигналов блока управления, гальванической развязки между ними и выбора опрашиваемого входа.
Блок управления служит для логической обработки входных и получения выходных сигналов, опроса входных каналов и посылки информации в выходные каналы по программе, записанной в постоянной памяти.
Блок выходов служит для усиления мощности выходных логических сигналов до уровня, необходимого для срабатывания исполнительных устройств, гальванической развязки между логическими и силовыми сигналами, выбора адресуемого выхода и хранения состояния выходов в периоды между обращениями к ним.
Блок питания преобразует трехфазное переменное напряжение сети в постоянное напряжение, необходимое для питания всех блоков.
Принцип действия УЛП заключается в следующем. Блок управления производит опрос блока входов и обрабатывает полученные данные в соответствии с программой, заложенной в его запоминающем устройстве. Полученные данные посылаются в выходное устройство, которое воздействует на исполнительные аппараты. По существу УЛП является электронной управляющей машиной. Изменение программы УЛП производится путем замены кассеты в блоке управления. Конструктивно блоки управления, входа, выхода выполнены в виде унифицированных легкосъемных кассет. Наибольшее число входов и выходов УЛП составляет 1024. Блок выходов имеет герконовые или оптоэлектронные развязки. Длина команды 1 и 2 байт (8 или 16 разрядов в слове). Длина информационного слова 4 бита. Количество команд 42. Объем постоянной памяти 8192 байта. Время опроса 1 К памяти 5 мс. Объем оперативной памяти 4 Кбит.
Применение микропроцессоров и управляющих вычислительных машин в схемах автоматического управления является прогрессивным по всем показателям, и следует ожидать самого широкого применения их в электрических аппаратах.