Применение МП и МК в системах электрооборудования

Сигнальные МП

Современные микропроцессоры и микроконтроллеры

Микроконтроллеры это разновидность микропроцессорных систем, ориентированных на реализацию алгоритмов управления техническими устройствами и технологическими процессами. МК проще, чем универсальные МП. БИС МК такой функциональной законченности, которая позволяет решать в полном объеме конкретные задачи с помощью одного кристалла.

Число пользователей МК в несколько раз превышает число пользователей МП.

Первые МК были выпущены фирмой INTEL в 1976г.

До середины 70-х годов 8разрядные МП (8080,8085 Intel 6800 Motorola, Z80 Zilog) прочно завоевали рынок.

Правительство СССР решило, что разумнее скопировать уже разработанное за океаном, чем тратиться на свое. Так как было неясно какой МП лучше, то приняли решение копировать все, но разделить задачу по трем странам СЭВ. Intel –СССР, Motorola – Болгарии, Zilog-ГДР.

СССР выпустила отечественный продукт: серии 580,1810,1816 и др. – клоны серий Intel 8080,8085.

До середины 90-х отечественным разработчикам другие контроллеры были практически неизвестны, т.к. в Болгарии и ГДР промышленность просто умерла.

Поскольку фирма Intel прочно владела Российским рынком и Российскими умами (она в своё время мудро не препятствовала копированию своих МП), то последними новостями для нас были Intel-oвские CISC контроллеры MCS – 196\296 и другие процессоры дочерних фирм с так называемым ядром х51.

В настоящее время выпускаются 8,16,32 разрядные МК с емкость памяти до десятков кБайт, небольшими ОЗУ, набор интерфейсных схем в виде параллельных и последовательных портов, АЦП,ЦАП, ШИМ. Сейчас около половины рынка занято 8-разрядными МК.

Развитие дистрибьюции в последнее время качественно изменило ситуацию на рынке. Стала расти популярность PIC – контроллеров (фирмы Microchip) (15% рынка). Другие источники называют другие цифры, т.е., PIC-26%.

В середине 90х настал черед фирмы Atmel (Норвегия) с её Flash – технологиями и ещё более агрессивной политикой. Сейчас МК её фирмы стоит в розницу менее 2$, а по производительности AVR превзошли PIC МК.

Специализированные МП, созданы для решения задач цифровой обработки сигналов больших объемов в реальном масштабе времени, что требует повышенного быстродействия и аппаратных средств интенсивного обмена с внешними устройствами.

Задачи: фильтрация сигналов, вычисление свертки, корреляционных функций, преобразование Фурье, работа с данными в формате с плавающей запятой, задачи обработки изображений 2 и 3 мерной графики.

В зависимости от уровня “интеллектуализации” системы информационный канал СЭС может осуществлять обмен как на самом простом уровне, передавая команды на включение-выключение потребителей, и минимум информации о состоянии АЗК, так и до самого глубокого контроля состояния потребителей, шин, АЗК и осуществления разветвленного управления с помощью децентрализованного “интеллекта”, построенного по иерархической структуре.

Информационный канал улучшает электромагнитную совместимость устройств путем наилучшего разделения во времени функционирования трудно совместимых потребителей, таких как радиоустройства и мощные электроприводы.

Децентрализация цифрового управления -общая тенденция развития перспективных систем для автономных объектов. В частности, в авиации широко применяются децентрализованные мультиплексные системы управления и контроля с локальными “мозговыми” центрами -дистанционными терминалами. Построенный по тому же принципу информационный канал СЭС объединяет ряд рассредоточенных по территориальному принципу центров управления нагрузками (ЦУН), объединяющих несколько АЗК.

Интеграция функциональных узлов нескольких АЗК в объеме ЦУН улучшает массогабаритные показатели за счет использования общего теплопоглощающего корпуса, общего источника вспомогательных напряжений.

Для конкретной структуры, конфигурации и назначения СЭС определяющими факторами при разработке ЦУН являются с одной стороны возможности управляющей вычислительной сети, с другой стороны-возможности АЗК.

В качестве примера возьмем систему распределения электроэнергии легкого двухдвигательного самолета.

Рассмотрим методы решения первой задачи.

Функции по управлению СЭС не должны увеличивать загрузку информационной сети настолько, чтобы не мешать центральной ЦВМ выполнять основные задачи, а также перегружать канал обмена. Эта проблема определяет степень автономности информационной сети СЭС относительно общей сети объекта. На рисунке показана упрощенная структура двух каналов генерирования СЭС, содержащих ЦУН. Возможны различные варианты иерархии управления. На рисунке показана система с общим каналом обмена СЭС, руководимым собственным процессором, подчиненным центральному процессору. Канал может быть и отдельный, функции процессора СЭС может выполнять центральный процессор бортового радиоэлектронного оборудования (БРЭО).

По результатам моделирования различных вариантов конфигурации каналов с различной степенью децентрализации был выявлен наиболее рациональный вариант с ЦУН, оснащенными собственным “интеллектом”, объединенными каналом обмена СЭС со своим процессором, подчиненным общей бортовой системе через процессор РЭО. Моделирование ЦУН как СМО показало, что наиболее рациональным является вариант организации обмена информацией в ЦУН при постоянном опросе состояний АЗК все время, свободное от обработки команд коммутации, опроса аналоговых датчиков, периодического самоконтроля. Было вычислено максимальное число АЗК, которое может быть обслужено одним ЦУН при использовании определенного процессора.

Использование собственного вычислителя в составе ЦУН позволяет осуществить перекоммутацию автоматов одного ЦУН без вмешательства центрального процессора, что существенно уменьшает время перерывов питания. ЦУН могут осуществлять многие другие функции - например, сбор информации о всех неноминальных режимах сети, о наличии и длительности токовых перегрузок, о состоянии ИВЭП, о единичных или перемежающихся КЗ.

Интенсивно развивающаяся цифровая техника позволяет даже предполагать самые “экзотические” применения ЦУН, такие как формирование с помощью процессора ЦУН время -токовых характеристик АЗК. Но на сегодняшний день, рассмотренная автоматизированная СЭС должна обеспечивать

-управление коммутацией потребителей,

-адаптацию системы к условиям работы и наличию энергоресурсов,

-возможность реконфигурации системы при аварийных ситуациях,

-повышение качества напряжения путем снижения времени в перерывах питания,

-снижение протяженности несиловых проводов,

-возможность оперативной локализации неисправности с запоминанием места отказа.

Все эти возможности помимо улучшения тактико-технических характеристик ЛА позволили также минимизировать действия пилота и возможные последствия ошибок человека.

Таким образом, широкое развитие и усовершенствование вычислительной техники позволяет поднять электроэнергетические системы на новый качественный уровень, связав отдельные агрегаты в единый автоматизированный комплекс.

Авиационные системы передачи информации, которые связывают отдельные периферийные микро-ЭВМ и центральный бортовой компьютер.

В авиационных сетях приняты стандарты

а

ГОСТ 18977-78. (ARING-429) Код в литературе называется RZ кодом, т.е. код с возвращением к нулю. Передается по двум проводам. Нулевой линией является корпус самолета.

+2.6…4.5B

а

0-0,45В

-2.6…4.5B

Передача содержит 12-32 бит, из них 4-8 бит – адрес и 1 бит контроля на четность. Частота передачи 1-48кбит/сек

В 1980 году приняли новый ГОСТ В-26765.52-87 (Сейчас он называется ГОСТ 52070-2003).Прототипом являлся стандарт

MIL-STD-1553A. Код называется Manchester II

Используется на машинах F15, F16, B-1, Мираж, Шаттл,F-111,B-52 и др.

Синхросигнал	16 бит + бит контроля на четность

Код называют динамическим, т.к. информацию несет не уровень сигнала, а его фронт. Скорость передачи до 1 мбит/сек. Код самосинхронизирующийся.

Последние разработки - слова 512бит и большей длины при частоте 50мГц.

Функции МП в ЦУН:

Защита от перегрузки по току (hI) с заданным коэффициентом перегрузки

Защита от КЗ на землю (GFI)

Защита от дуги (AFD)

В процессор записываются данные:

1. Логические схемы управления вкл-выкл.
2. Название нагрузки
3. Статус нагрузки
4. Коэффициент перегрузки по току.

В процессор БРЭО записывают слово конфигурации:

«конфигурируемая нормально» или

«включил и полетел» (активация программных средств через интерфейс).

Дата добавления: 2014-12-08