Тема: «Разработка подсистемы моделирования производственной ситуации в системы дистанционного управления очистными комплексами»

Руководитель: профессор Каргин А.А.

Принципы конструирования систем.

Основные требования

Основное назначение систем управления, реализованных на базе компьютерной техники, обеспечение безопасной работы людей и надежного функционирования оборудования. Это требование выполнимо в том случае, если используемые системы отличает не только точность и надежность, но и "дружелюбие к пользователю". Это означает, что системы должны быть удобными для пользователей.

Структура системы

Структуру системы определяет ее назначение. Как правило, в системы управления подземным оборудованием, в том числе и очистным комплексом, входят различные датчики, каналы передачи и приема информации, блоки ее обработки, устройства отображения информации и исполнительные элементы.

Датчики предназначены для контроля параметров состояния оборудования и окружающей среды.

Информация с них, преобразованная в электрические сигналы передается в виде порции импульсов на центральную станцию (блок приема и обработки информации), затем эта информация выводится на устройство ее отображения (панель управления, экран дисплея и т.д.). В обязательном порядке необходимо предусматривать устройства запоминания информации.

Структура системы имеет следующий вид:

Датчик - Система передачи данных - Вычислительная система - Операторский интерфейс - Система исполнения полученных команд.

Датчики являются важнейшим звеном в системе, поскольку от их точности и надежности зависит эффективность всей системы.

На промежуточных терминалах (блоках управления) происходит объединение входных сигналов с датчиков, преобразование данных в цифровую форму и их передача на главный терминал (пульт управления).

Традиционно эти устройства обеспечивают индикацию входных/выходных данных и часто осуществляют функцию местного управления.

Терминалы должны быть устойчивы к неблагоприятным воздействиям окружающей среды, надежны в эксплуатации, просты в обслуживании и "отказоустойчивы". Особое внимание должно быть обращено на возможность осуществления местной диагностики, связанной с заменой неисправных модулей нетехническим персоналом на промежуточных терминалах. Технический персонал производит ремонт и замену неисправных суб-модулей в отказавшем модуле на главном терминале.

Все цифровые выходные схемы имеют диодную защиту. При обнаружении неисправности, блок управления настраивают управляющие органы на выход из работы без аварийных последствий. Кроме этого, процессор дает команду на отключение основных источников питания и контролирует прохождение этого сигнала.

На аналоговые входы промежуточных терминалов, как правило, от датчиков подается напряжение от 0,4 до 2,0 В. Данный диапазон возможного изменения напряжения, используется для контроля неисправности датчиков или цепей датчиков. (Контроль неисправности основан на превышении заданного диапазона возможных напряжений).

Посредством использования постоянных внутренних опорных напряжений на двух сходных сигналах, передаваемых на главный терминал, можно выявить неисправность в аналого-цифровом преобразователе. В случае обнаружения ошибки в аналого-цифровом преобразователе, ЭВМ основного терминала будет игнорировать все переданные с промежуточного терминала аналоговые данные до тех пор, пока ошибка не будет исправлена. Некоторые аналоговые входы имеют зарядные конденсаторы связи для повышения помехоустойчивости.

Все составные части систем управления, которые эксплуатируются в подземных условиях, должны быть помещены в прочные корпуса, иметь высокую помехозащищенность и работать с обычными шахтными кабелями.

До недавнего времени этим требованиям отвечали медленнодействующие системы передачи данных, т.е. со скоростью до 1200 Бод или меньше.

Рассмотрим систему передачи данных типа ТМ 204. В одной линии передачи используется четырехжильный кабель - 2 скрученные пары телефонных проводов для передачи данных между контроллером управления линии связи (Front-end driser - FED) и 14 терминалами - OS. Данные передаются асинхронно со скоростью 600 Бод от FED к ОS. Контроллер управления линии связи FED и терминал OS соединен параллельно, поэтому полное "дерево с ветвями" или многоточечное соединение возможна только при отсутствии повторных подключений (максимальная длина кабеля для каждого соединения равна 13 км). Контроллер управления линии связи и терминал соединяются с кабелем через симметрирующие трансформаторы, обеспечивающие разделение между цепями и строгую гальваническую или медную развязку между электроникой и сетями передачи.

Поскольку каждый трансформатор имеет известную постоянную нагрузку на линию передачи, то внутренние сопротивления задаются в процессе разработки в зависимости от длины линии передачи, что увеличивает помехозащищенность системы при возможных подключениях дополнительных линий передач и терминалов. На входе в шахту контроллер управления линии связи (FED) подключен к линии передачи данных через развязывающий трансформатор с элементами ограничения напряжения и резисторными элементами ограничения тока.

Контроллер управления линии связи представляет собой печатную плату в виде "двойной Европлаты". FED управляет 2 кольцевыми схемами 14 терминалов и реализует протокол передачи только "измененных данных" по одной последовательной линии связи RS 232C. Линия связи согласуется с любым типом ЗВМ, имеющей необходимое программное обеспечение.

Обычно несколько контроллеров помещены в каркас для плат с необходимым источником питания, как правило с входным напряжением 220 В, 50 Гц, и стабилизированным выходным постоянным напряжением 5 В. Количество плат FED зависит от вычислительной мощности ЭВМ, расположенной на поверхности шахты. Каждая плата FED включает в свой состав 3 микро-ЭВМ: центральны: процессор Intel 8085, управляющий линией передачи RS 232C и протоколами обмена данных, и 2 микроконтроллера Intel 8471, каждый из которых управляет одной кольцевой схемой 14 терминалов ТМ 204.

Как уже было сказано выше, важным требованием к вычислительной системе на центральной станции управления является ее "дружелюбие" по отношению к пользователю, не имеющему специальных навыков работы с вычислительной техникой.

Программное обеспечение позволяет, инженеру скомпоновать систему любой конфигурации. Программное обеспечение является основой, на которую опирается пользователь при выборе необходимой конфигурации системы. Систему средств взаимодействия с оператором (операторский интерфейс) составляют цветные мониторы с формированиями графических или полуграфических символов, устройства ввода с клавиатуры типа пишущей машинки и выходные печатающие устройства (принтеры) последовательного действия. В качестве факультативного оборудования применяются также цветные графические принтеры.

Содержание:

1. Введение.
2. Принципы конструирования систем.
3. Применение систем управления и контроля работы очистного механизированного комплекса.
4. Направление собственных исследований.
5. Заключение.

авторское право © ульянов владимир 2003