Цифровая система управления электроприводом

Цифровая система управления электроприводом

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Цифровая система управления . электроприводом относится к системам управления, управляемым вычислительными устройствами. Цель изобретения - повьппение надежности системы за счет обеспечения контроля работоспособности и резервирования широтно-импульсного преобразователя. Система состоит из последовательно соединенных двигателя , импульсного датчика скорости и преобразователя сигналов, вы- , ход которого соединен с первым выходом микропроцессора. Новым является то, что в систему введен широтно-импульсный преобразователь, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами микропроцессора, а первый и второй выходы подключены к° второму входу микропроцессора и входу двигателя соответственно. При этом широтно-импульсный преобразователь содержит два регистра скорости, два счетчика импульсов , две схемы сравнения, три формирователя импульсов, два генератора импульсов, две схемы силовых ключей, два коммутатора, триггер готовности , регистр контроля и схему НЕ. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„13341 (дц 4 С 05 В 11/01

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4049945/24-24 (22) 07,04.86 (46) 30.08.87. Бюл. ¹ 32 (71) Кировский политехнический институт (72) В.И.Микрюкова, В, И, Свиридов, А.Н.Кононов и В.В.Куклин (53) 62-50(088.8) (56) Патент Франции ¹ 2392534„ кл. G 05 В 11/0) // Н 02 P 5/16,1982.

Schonfå1d R. Cleichstrom-Antri—

Ebsregelungen mit Hilfe von Mikroprozessoren, — Der Uem-Electro-Anlagebau, 1979, Bd. 15, № 3, S.99-101. (54) ЦИФРОВАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРО!1РИВОДОМ (57) Цифровая система управления электроприводом относится к системам управления, управляемым вычислительными устройствами. Цель изобретения— повышение надежности системы за счет обеспечения контроля работоспособности и резервирования широтно-импульсного преобразователя ° Система состоит из последовательно соединенных двигателя, импульсного датчика скорости и преобразователя сигналов, выход которого соединен с первым выходом микропроцессора. Новым является то, что в систему введен широтно-импульсный преобразователь, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторым выходами микропроцессора, а первый и второй выходы подключены к второму входу микропроцессора и входу двигателя соответственно. При этом широтно-импульсный преобразователь содержит два регистра скорости, два счетчика импульсов, две схемы сравнения, три формирователя импульсов, два генера" тора импульсов, две схемы силовых ключей, два коммутатора, триггер готовности, регистр контроля и схему

НЕ. 1 з,п. ф-лы, 3 ил.

1334102

15

25

40 ю 45

50

Изобретение относится к системам управления, управляемых вычислительными устройствами, и предназначено для управления скоростью двигателя.

Цель изобретения — повышение надежности системы.

На фиг.1 приведена блок-схема циф— ровой системы управления электроприводом; на фиг.2 — схема широтно-импульсного преобразователя;на фиг.3— алгоритм работы микропроцессора.

Цифровая система управления электроприводом (фиг.1) состоит из микропроцессора 1, широтно-импульсного преобразователя 2, электродвигателя импульсного датчика 3 скорости и преобразователя 4 сигнала, в качестве которого может быть использован счетчик импульсов совместно с преобразователем уровня.

Широтно-импульсный преобразователь 2 содержит регистр 5 скорости, счетчик 6 импульсов, схему 7 сравнения, формирователь 8 импульсов, генератор 9 импульсов, схему 10 силовых ключей, коммутатор 11, триггер

12 готовности, формирователь 13 импульсов, регистр 14 контроля, фор— мирователь 15 импульсов, генератор

16 импульсов, выполненный аналогич-" но генератору 9 импульсов, схему 17 силовых ключей, коммутатор 18, реистр 19 скорости, выполненный, например, как регистр 5 скорости и регистр 14 контроля, счетчик 20 импульсов, выполненный так же, как счетчик 6 импульсов, схему 21 сравнения, реализованную аналогично схеме 7 сравнения, и схему НЕ 22, Широтно-импульсный преобразователь может быть условно разделен на первую функциональную часть, в состав которой входят блоки 5-10, вторую функциональную часть, содержащу блоки 15-17 и 19-22, и контрольную часть, включающую блоки 11 — 14 и 18.

Система работает следующим обра— зом.

Через фиксированный промежуток времени микропроцессор 1 вводит текущее значение скорости вращения двигателя, снимаемое с преобразователя 4 сигнала (фиг.3). На основании сравнения этого значения с уставкой, хранящейся в памяти микропроцессора

1, и в соответствии с заданным законом управления микропроцессор 1 формирует значение управления на широтно-импульсный преобразователь 2.Затем формируется и выдается на широт— но †импульсн преобразователь одиннадцатираэрядное слово управления, причем разряды 1 — 10 содержат значение управления на преобразователь

2, разряд 11 определяет, продолжается ли работа с выбранной ранее функциональной частью преобразователя 2 (в случае, если разряд 11 обнулен) либо необходим переход на другую функциональную часть (если разряд 11 установлен) . Запись нового слова управления на широтно-импульсный преобразователь 2 производится по сигналу с первого выхода микропроцессора (сигнал записи), с помощью которого информация, установленная на втором выходе микропроцессора (оДиннадцатиразрядное слово управления), переписывается в преобразователь 2, Микропроцессор вводит по своему второму входу с широтно-импульсного преобразователя 2 одиннадцатиразрядное контрольное слово. Разряды 1-10 контрольного слова содержат значение управления, фактически отработан" ное преобразователем, а разряд 11 содержит сигнал готвности, который может быть установлен в "1", если

1 преобразователь 2 отработал. это значение, или обнулен, если преобразователь 2 неисправен или не успел отработать значение управления. Преобразователь 2 работает неверно, если по истечении времени, необходимо-. го для отработки им нового записанного слова управления, сигнал готовности не установлен или если при установленном сигнале готовности значение управления, принятое микропроцессором, не равно значению управления, выданному микропроцессором на преобразователь 2. Функциональная часть, работающая в данный момент в преобразователе 2, считается неисправной, если три раза подряд определяется, что она работает неверно. Счет до трех необходим для исключения ошибочного принятия решения при случайных сбоях и после переключения функциональных частей (в этом случае один цикл преобразователя работает с нулевым значением управления) . Для перехода на другую функ циональную часть, в случае, если работающал функциональная, часть признана неисправной, необходимо устано3 13 вить разряд 11 слова управления на преобразователь 2. Если переход на другую функциональную часть уже имел место (что определяется установлением флага переключения в микропроцессоре 1), т.е. обе функциональные части неработоспособны, происходит останов двигателя и снятие ,питания.

Широтно-импульсный преобразователь - 2 работает следующим образом, В первоначальный момент при подаче напряжения питания на преобразователь 2,оно поступает на питание контрольной части. Первый коммутатор 11 распределяет напряжение питания, а также напряжение питания двигателя, которое подается на схемы силовых ключей, на одну из функциональных частей в зависимости от состояния третьего входа первого коммутатора 11. При уровне "1" эапитывается вторая функциональная часть, при уровне "0", а также при отсутствии напряжения на третьем входе — первая функциональная часть преобразователя 2. Таким образом, в первоначальный момент напряжение питания поступает на первую функциональную часть преобразователя 2, причем при подаче напряжения питания на первый формирователь 8 импульсов он вырабатывает одиночный импульс, обнуляющий первый регистр 5 скорости.

Нулевое значение разряда 11 первого регистра 5 скорости поступает на третий вход первого коммутатора 11, подтверждая выбор первой функциональной части преобразователя 2, а также на третий вход второго .коммутатора

18, обеспечивая коммутацию модулированного напряжения с выхода первой схемы 10 силовых ключей на второй выход преобразователя 2. Первая функциональная часть широтно †импульсно преобразователя 2 готова к работе °

Вторая функциональная часть преобразователя 2 не эапитана, поэтому входы и выходы ее блоков находятся в высокоимпедантном состоянии, чем обеспечивается возможность объединения входов и выходов обеих функциональных частей. В соответствии с алгоритмом работы (фнг.3) микропроцессор записывает слово управления по второму входу широтно-импульсного преобразователя 2, причем сигнал записи, поступающий по первому входу

34102 преобразовате.тя 2, обнуляет триггер

12 готовности. Выходы с 1-ro по 10-й разрядов первого регистра 5 скорости

5 поступают на второй вход первой схемы 7 сравнения, на третий вход которой подается циклическая последовательность кодов с первого двоичного счетчика 6 импульсов, заполняемого импульсами с выхода первого генератора 9 импульсов. Первая схема 7 сравнения изменяет потенциал на своем выходе с "1" на "Oн в том случае, если значение, снимаемое с выхода перво15 ro счетчика 6 импульсов, больше или равно значению, хранящемуся в первом регистре 5 скорости, и наоборот. Изменение уровня сигнала на выходе первой схемы 7 сравнения вызывает

2р соответствующее изменение уровня сигнала на выходе первой схемы 10 силовых ключей, а следовательно,на выходе первого коммутатора 18, и на .втором выходе преобразователя формиZ5 руются широтно-модулированные импульсы, скважность которых определяется значением, хранящимся в первом регистре 5 скорости. При переходе с высокого уровня на низкий на вы3О ходе преобраэоватлея 2 второй формирователь t3 импульсов формирует импульс записи, вызывающий запись знаl чения, находящегося в данный момент в первом счетчике 5 импульсов и рав.ного значению, хранящемуся в первом

35 регистре 5 скорости, в регистр 14 контроля. Этот же импульс поступает на единичный вход триггера 12 готовности, устанавливая его в единичное

4О состояние. Таким образом, наличие, "1" на выходе триггера 12 готовности свидетельствует о том, что преобразователь 2 отработал значение управления, записанное в первом ре45 гистре 5 скорости, и в случае отсутствия неисправностей это значение находится в регистре 14 контроля.

Выход регистра 14 контроля и выход триггера 12 готовности составляют

50 первый выход преобразователя 2 приУ чем выходы регистра 14 контроля образуют разряды 1-10, а выход триггера 12 готовности — разряд 11 первого выхода преобразователя 2.

Если функциональная часть преобразователя 2 работает неверно, то значение, записываемое в преобразователь из микропроцессора, не будет равно значению, находящемуся в ре1334102 гистре 14 контроля. Для перехода на другую функциональную часть микропроцессор однократно выдает на преобразователь 2 слово управления с установленным в "1" разрядом 11. При этом уровень "1" с второго выхода первого регистра 5 скорости поступает на третий вход первого коммутатора 11, вызывая снятие питающих напряжений с первой функциональной части и подачу их на вторую функциональную часть преобразователя 2, и на третий вход второго коммутатора

18, обеспечивая коммутацию широтномодулированного напряжения на второй выход преобразователя 2. При поступлении напряжения питания на третий формирователь 15 импульсов последний вырабатывает одиночный импульс, обнуляющий второй регистр 19 скорости.

Нулевое значение разряда 11 второго регистра 19 скорости поступает на схему НЕ 22, а единичное значение с выхода последней — на третий вход первого коммутатора 11 и третий вход второго коммутатора 18, подтверждая тем самым работу второй функциональной части преобразователя 2. Дальнейшая работа преобразователя 2 аналогична опйсанной; отличие заключается в том, что вместо блоков первой функциональной части, входы и.выходы которых при отключении питания находятся в высокоимпедантном состоянии, работают соответствующие им блоки второй функциональной части преобразователя 2.

Формула изобретения

1. Цифровая система управления электроприводом, содержащая последовательно соединенные двигатель, импульсный датчик скорости ипреобразователь сигнала, выход которого соединен с управляющим входом микропроцессора, о т л и ч а ю щ а я. с я тем, что, с целью повышения надежности системы, в нее введен широтно-импульсный преобразователь, управляющий вход и информационный вхоц которого соединены с соответствующими функциональными выходами микропроцессора а силовой выход и информационный выход широтно-импульсного преобразователя подключены к входу двигателя и входу контроля микропроцессора соo tâeòñTíåèHî.

5

2. Система по п.1, о т л и ч а ющ а я с я тем, что широтно-импульсный преобразователь содержит два регистра скорости, два счетчика импульсов, два генератора импульсов, две схемы сравнения, три формирователя импульсов, две схемы силовых ключей, два коммутатора, триггеры готовности, регистр контроля и элемент НЕ, причем управляющий вход широтно-импульсного преобразователя соединен с четвертыми входами первого и второго регистров скорости и нулевым входом триггера готовности, информационный вход широтно-импульсного преобразователя подключен к третьим входам первого и второго регистров скорости, вторые входы последних подсоединены к выходам первого и второго формирователей импульсов соответственно, а,первые выходы — к вторым входам первой и второй схем сравнения соответственно, второй выход первого регистра скорости соединен с третьими входами первого и второго коммутаторов и с выходом элемента НЕ, вто— рой вход которой подключен к . второI ° му выходу второго регистра скорости, выходы первого и второго генераторов импульсов подсоединены к вторым входам первого и второго счетчиков импульсов соответственно, а выходы последних соединены вместе и подключены к третьим входам первой и второй схем сравнения и регистра контроля, выходы первой и второй схем сравнения подключены к вторым входам первой и второй схем силовых ключей соответственно, выходы последних подсоединены соответственно к первому и четвертому входам второго коммутатора, второй вход которого соединен с вторым входом первого коммутатора, первыми входами триггера готовности и регистра контроля и шиной питания широтно-импульсного преобразователя, шина питания двигателя подключена к первому входу первого ком— мутатора, первый выход которого подсоединен к первым входам первого регистра скорости, первого счетчика импульсов и первой схемы сравнения, к входам первого формирователя импульсов и первого генератора импульсов, второй выход коммутатора соединен с первым входом первой схемы силовых ключей, третий выход — с первыми входами второго регистра скоро1:334102 сти, второго счетчика импульсов,второй схемы сравнения, элементы НЕ и с входами второго формирователя импульсов и второго генератора импульсов, а четвертый выход первого коммутатора подключен к первому входу второй схемы силовых ключей, выход второго коммутатора является сило— ,вым выходомширотно-импульсного преобразователя и подсоединен к входу третьего формирователя импульсов, выход которого соединен с вторым входом регистра контроля и единичным входом

5 триггера готовности, выход послед.— него вместе с выходом регистра конт, роля является первым информационным выходом широтно-импульсного преобраэователя.

1334102

Фа ало

mumb vema пшиЮи

gvucmumb mane

ne eenevews

Составитель П.Кудрявцев

Техред И.Попович

Корректор M.Äåì÷èê

Редактор A.Orap

Заказ 3959/43 Тираж 863 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб,, д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул,Проектная, П 4