УДК 546.212:576.7

КОНТРОЛЛЕР ЭЛЕКТРОПРИВОДА СЛЕДЯЩЕГО ТИПА

© 1999 г. Р. З. Гумиров, А. П. Яскевич

В последние годы для целей автоматизации технологических процессов, в частности, для позиционирования механизмов и подвижных частей технологического оборудования все большее распространение получают электроприводы с полупроводниковыми преобразователями [1]. Применяемые для управления электроприводов контроллеры в большинстве случаев выполняются в составе достаточно дорогих ЧПУ, например, типов УПМ, УКМ, "Прогресс" и др. Вместе с тем, во многих случаях экономически целесообразнее применение автономного контроллера электропривода, имеющего возможность работать от программируемого командоаппарата.

В Смоленском НПО "Техноприбор" разработан контроллер следящего электропривода постоянного тока (КОНСЭП), структурная схема которого представлена на рис. 1.

Рис. 1

Структурная схема КОНСЭП и устройства позиционного управления

КОНСЭП включает в себя цифровую часть, состоящую из ОЗУ, вычислительного устройства ВУ и цифроаналогового преобразователя ЦАП, и аналоговую часть, которая содержит широтно-импульсный преобразователь ШИП, усилительно-преобразовательное устройство УПУ и два устройства обратной связи: УСЩС - для регулирования коэффициента передачи системы. Для связи КОНСЭП с пультом управления ПУ и датчиком очувствления ДО имеются соответствующие устройства связи УСПУ и УСДО. Для хранения управляющей программы с алгоритмом движения электропривода используется микроконтроллер типа МКП-I.

КОНСЭП работает следующим образом.

На вход контроллера КОНСЭП от МКП поступает код адреса ОЗУ, в котором хранятся числовые значения координат точек позиционирования. В соответствии с поступившим кодом адреса в вычислительное устройство ВУ записывается 16-ти разрядное слово кода позиции, которое является командой задания на очередное перемещение. На другой вход ВУ поступает сигнал в виде унитарного кода от импульсного датчика обратной связи ДОС, кинематически связанного с двигателем. Выходной сигнал ВУ через ЦАП поступает на усилительно-преобразовательное устройство УПУ, которое проводит сравнение и усиление сигналов пяти устройств: ЦАП, УРОС, УСОС, УСДО и УСПУ. Благодаря программной коммутации устройств УПУ, УРОС и УСОС обеспечиваются необходимый динамический диапазон регулирования скорости электропривода и динамические характеристики в процессе разгона и торможения двигателя. Сигналы УПУ поступают на ШИП, включающий в себя преобразователь аналогового сигнала во временной интервал, узел гальванической развязки и мостовую схему усилителя мощности. Сигнал о выполнении КОНСЭП текущей команды формируется в ВУ и поступает в МКП, который в соответствии с управляющей программой выдает следующую команду.

Таким образом, контроллер имеет структуру следящего цифро-аналогового привода, в котором внешний контур регулирования положения выполнен цифровым, а внутренний контур построен на аналоговых и импульсно-фазовых устройствах.

Отличительной особенностью разработанного КОНСЭП является возможность введения в контур регулирования сигналов от внешнего датчика, которые в соответствии с приоритетом вырабатывают выходной сигнал КОНСЭП после отработки команды задания на перемещение. Это позволяет по сигналам датчика ввести коррекцию на погрешность позиционирования и обеспечить адаптивность технологических операций (например, сборочно-монтажных).

Конструктивно КОНСЭП выполнен из 11 монтажных плат, размещенных в корпусе серийного микроконтроллера МКП-I и образующих пять функциональных модулей:

1. Модуль энергозависимого ОЗУ.

2. Модуль защиты.

3. Модуль регулятора положения.

4. Модуль регулятора скорости.

5. Модуль индикации.

На лицевых планках модулей расположены кнопки управления и аварийного останова, индикаторы кодов адреса и данных, средства подстройки и регулировки.

Основные технические характеристики КОНСЭП

1. Количество независимо управляемых координат                                                                   5

2. Мощность управления приводов по каждой ступени подвижности, Вт                            300

3. Диапазон регулирования скорости                                                                                             500

4. Число двоичных разрядов для кодирования позиции                                                             16

5. Число программируемых точек позиционирования                                                              2048

6. Погрешность позиционирования, ед. дискрет                                                                          1

7. Тип датчика обратной связи                                                                                                         ВЕ-178А

8. Напряжение питания, В 220 (50 Гц)

9. Мощность, потребляемая электронной схемой, Вт                                                                200

10. Габаритные размеры, мм                                                                                                           440х305х170

11. Масса, не более, кг                                                                                                                       10

На основе разработанного КОНСЭП изготовлено и испытано устройство позиционного управления, структурная схема которого показана на рис. 1. В качестве объекта управления использовался 2-х координатный стол с диапазоном перемещения 300 мм по каждой координате, а также однокоординатный стол с механизмом вращения, расположенным на столе, что обеспечивало позиционирование по линейной координате и по углу вращения. С помощью индикатора часового типа ИЧ-5 проверена точность позиционирования стола в 10 точках по каждой координате. Испытания показали, что предельная погрешность позиционирования составляет не более 0,01 мм.

ЛИТЕРАТУРА

1. Герман-Галкин С. Г. и др. Цифровые электроприводы с транзисторными преобразователями. - Л.: Энергоиздат, 1986.

Кафедра радиоэлектроники

Смоленская военная академия ПВО СВ РФ

Поступила в редакцию 9.06.99.