15. Многофункциональность микропроцессорных систем

В рассмотренном в разделе 14 примере осуществлен простое релейное двухпозиционное регулирование технологического параметра объекта (температуры) с целью поддержания его заданного значения. Временная диаграмма изменения параметра для такого регулирования - показанная на рис. 4. Вследствие инерционности технического объекта фактическая зона регулирования ΔΘ есть более широкой, чем заданная программе оператором ΔΘ₃. Если объект имеет большую инерционность и интервал между двумя соседними изменениями состояния регулирующего действия ("включить-выключить") составляет несколько десятков секунд, то можно ввести импульсное регулирование с широтно-импульсным модулированием интенсивности регулирующего действия, то есть средней мощности нагревателя, в зависимости от приближения измеренного значения параметра Θ_и к заданному Θ_З. Такие изменения в функции системы управление можно внести без любых перемен в аппаратной части путем некоторой переработки программы, которое выполняет процессор.

Рис. 4

Для осуществления регулирования средней мощности нагревателя надо выбрать продолжительность периода изменения исходного сигнала МПС (период квантование во времени) и продолжительность начальной паузы . Здесь t_ц - время выполнения процессором одного цикла программы, N_Ц - количество таких циклов в периоде Т, а N_П - количество циклов выполнения программы в наименьшей паузе в работе нагревателя. Продолжительность t_ц легко подобрать изменением количества циклов выполнение п/п "ИНД". Значение N_Ц и N_П целесообразно вводить из клавиатуры вместе с значением Θ_З и ΔΘ_З. При приближении измеренного значения температуры к заданному можно автоматически увеличивать продолжительность пауз в каждом периоде квантования, как это показан на рис. 5. Тогда, даже при трехступенчатом изменении мощности нагревателя путем удвоения, а потом утроение времени паузы в работе нагревателя, оператор имеет возможность подбором соотношение между t_п и Т, достичь минимальной ширины фактической зоны регулирования ΔΘ.

Изменения в программе при переходе на импульсное регулирование должны затронуть только п/п "ОДО" и п/п "НАГР". В подпрограмме "ОДО" надо вычислить и разместить в определенных ячейках памяти значение параметра, которые отвечают моментам изменения величины паузы в работе силового регулирующего устройства (нагревателя): Θ_и = 0,8Θ_З; Θ_и = 0,9Θ_З; Θ_и = 0,95Θ_З и Θ = Θ_Зmax = Θ_З + ΔΘ_З/ 2. А п/п "НАГР" должна выполнить соответствующие логические операции и, в зависимости от измеренного значения параметра ΔΘ_и, составить код команды "включить-выключить" нагреватель с учетом необходимой паузы в его работе. П/п "ДЕЦИМ" и п/п "ИНД" используются без перемен. Небольшие изменения нужны и в программе управления.

Без любых аппаратных изменений в микропроцессорной части МПС можно перейти и к регулированию угловой скорости такого относительно малоинерционного объекта, как двигатель постоянного тока. Регулируемым параметром теперь становится угловая скорость двигателя ω. В программе при условии уменьшения к минимуму количества циклов индикации, за один цикл целой программы выполняется около 260 команд. Если принять, что средняя команда выполняется за 8 машинных тактов и учесть, что продолжительность одного такта для процессора К580 равняется 0,5 мкс, то продолжительность выполнения одного цикла программы сек. За одну секунду программа будет выполняться приблизительно 1000 раз и будет способная подавать импульсы на включение двигателя с частотой 500 Гц. Включение двигателя будет происходить, если его угловая скорость выйдет за нижнюю границу заданной зоны регулирования, а выключение - при выходе скорости за верхнюю границу. Итак, изменением заданного значения регулированного параметра - угловой скорости двигателя ω - регулирование его скорости в ограниченном диапазоне с использованием той же самой МПС целиком возможно.

Рис. 5

В аппаратной части в случае перехода к импульсному управлению двигателем необходимо вместо электронагревателя включить вход неуправляемого мостового выпрямителя, а к его выходу подсоединить якорь двигателя с независимым возбуждением. В качестве датчика скорости двигателя можно использовать низковольтный тахогенератор постоянного тока.

Приведенные примеры показывают одно из основных преимуществ МПС - многофункциональность. Путем внесения изменений в программу, которая осуществляется заменой лишь одной или двух ИМС, которые создают ПЗУ, или просто их репрограммирование, можно в широком диапазоне изменять функции системы управление на базе одной МПС.