Анализ объекта автоматизации и постановка задачи проектирования
 Скачать 1.09 Mb.
|
3.1 Проектирование функциональной схемы входных узловК входным узлам системы относятся различные устройства, с помощью которых производится контроль состояния работы объекта управления. В данном случае объектом управления является система управления электроприводом лифта, а входными узлами выступают датчики и клавиатура. В данном случае у нас используется 8 датчиков, один из которых аналоговый (датчик угловой скорости вращения вала электродвигателя) и трёхклавишная клавиатура. Н  а клавиатуре находятся кнопки «Аварийный останов», «Стоп» и «Пуск». Они организованы на герконовых датчиках, представляющих из себя конечные выключатели (рисунок 3.1).На импульсном блоке питания и на двигателе постоянного тока установлены датчики тока, которые позволяют контролировать превышение предельного значения тока через исполнительное устройство и блок питания (рисунок 2.2) и датчики температуры, которые контролируют превышение предельной температуры (рисунок 2.3).  Рисунок 3.2 – Функциональная схема датчика тока  Рисунок 3.3 – Функциональная схема датчика температуры При работе системы управления электроприводом лифта используются сигналы, поступающие от датчиков веса и закрытия/открытия дверей. С помощью информации, поступающей от данных датчиков, контроллером вырабатывается соответствующий алгоритм дальнейшей работы всей системы. Датчики веса и открытия/закрытия дверей лифтовой кабины представлены на рисунке 3.4 и на рисунке 3.5 соответственно.  Рисунок 3.4 – Функциональная схема работы датчика веса  Рисунок 3.5 – Функциональная схема датчика закрытия/открытия дверей кабины лифта 3.2 Разработка функциональных схем узлов выводаК узлам вывода относятся исполнительные механизмы с средства индикации. В данной работе узлами вывода являются двигатель постоянного тока Д510 и светодиоды индикации, с помощью которых отображается информация о работе системы управления электроприводом лифта. Индикация работы электропривода организована с помощью светодиодов, которые срабатывают при следующих условиях: - при поступлении сигнала о превышении предельных значений с датчика тока или температуры импульсного блока питания, с выхода порта Р0.7 микроконтроллера ИБП поступает сигнал срабатывания нужного светодиода; - при поступлении сигнала о превышении предельных значений с датчика температуры, тока, веса или закрытия/открытия дверей импульсного блока питания, с соответствующего выхода (Р1.5 – Р1.7) микроконтроллера ЭП поступает сигнал срабатывания нужного светодиода. Светодиодная индикация изображена на рисунке 3.6.  Рисунок 3.6 – Функциональная схема индикации Двигатель постоянного тока, с помощью которого производится перемещение кабины лифта, показан на рисунке 3.7.  Рисунок 3.7 – Функциональная схема работы ДП Т 3.3 Выбор микроконтроллера и проектирование функциональной схемы микроконтроллерного модуляСемейство 8-разрядных микроконтроллеров MCS-51 было выпущено фирмой Intel в начале 80-х годов. Микроконтроллеры MCS-51 являются функционально завершенными однокристальными микро ЭВМ Гарвардской архитектуры, содержащими все необходимые узлы для работы в автономном режиме, и предназначены для реализации различных цифровых алгоритмов управления. На сегодняшний день семейство MCS-51 содержит несколько десятков типов микросхем, отличающихся конкретной реализацией отдельных узлов и условиями эксплуатации. Все микросхемы семейства обладают аналогичной архитектурой, пример которой представлен на рисунке 9, и имеют целый ряд общих узлов: - 8-разрядный центральный процессор (ЦП), ориентированный на управление исполнительными устройствами. ЦП имеет встроенную схему 8-разрядного аппаратного умножения и деления чисел. Наличие в наборе команд большого числа операций для работы с прямо адресуемыми битами дает возможность говорить о «булевом процессоре»; - внутренняя память программ масочного или репрограммируемого типа, имеющая для различных кристаллов объем от 4 до 32 кбайт; - не менее чем 128-байтное резидентное ОЗУ данных; - не менее 32 двунаправленных интерфейсных линий (портов), индивидуально настраиваемых на ввод или вывод информации; - два 16-битных многорежимных счетчика/таймера; - двунаправленный дуплексный последовательный коммуникационный порт; - двухуровневая приоритетная система прерываний, поддерживающая не менее 5 векторов прерываний от внутренних и внешних источников; Технические характеристики центрального процессора микроконтроллеров MCS-51: - разрядность АЛУ – 8 бит; - число выполняемых команд – 111; - длина команд – 1, 2, или 3 байта; - число регистров общего назначения (РОН) – 32; - число прямоадресуемых битовых переменных – 128; - число прямоадресуемых битов в области; - регистров специальных функций – 128; - максимальный объем памяти программ – 64 кбайта; - максимальный объем памяти данных – 64 кбайта; - максимальный объем внутренней памяти данных – 256 байт; - время выполнения команд при тактовой частоте 12 МГц: сложение – 1 мкс; пересылки “регистр - внешняя память данных” – 2 мкс; умножение/деление – 4 мкс; - методы адресации операнда – регистровый, косвенный, прямой, непосредственный. Различные микроконтроллеры семейства содержат широкий набор дополнительных средств для эффективной обработки асинхронных событий, измерения частот и временных интервалов, обработки аналоговых сигналов, управления двигателями, организации мультипроцессорных систем. В частности, подсемейство 80XC51FX, в которое входит ряд микросхем, имеет следующие дополнительные возможности: - три 16-битных таймера счетчика; - программируемый частотный выход; - таймер/счетчик с возможностью прямого и обратного счета; - матрица программируемых счетчиков, реализующих режимы: сторожевого таймера (Watch Dog Timer); широтно-импульсного модулятора; захвата/сравнения; высокоскоростного выхода. - трехуровневая система защиты памяти; - 256-байтное резидентное ОЗУ; - четырехуровневая система прерываний; - 7 внешних источников прерываний; - 2 режима уменьшенного энергопотребления; Типичным представителем данного подсемейства является микросхема 83C51FA, условное графическое обозначение которой приведено на рисунке 3.8.  Рисунок 3.8 – Условное графическое обозначение микросхемы 83C51FA Данный микроконтроллер будет использован при проектировании системы автоматического управления работой электропривода лифта. |