вход Вход Регистрация



Это усилители медленноменяющегося сигнала, у которого fн может быть равна нулю, а fв определяется назначением, его структурой, элементной базой.

Различают два основных типа УПТ: без преобразования сигнала (усилители прямого усиления) и с преобразованием сигнала, т.е. с модулятором и демодулятором (МДМ). Кроме того, они бывают однотактные и двухтактные.

В УПТ без преобразования сигнала усиливаются сигналы с частотами, близкими к нулю. При усилении таких медленно изменяющихся сигналов, ни трансформаторные связи между каскадами усилителя не в состоянии обеспечить сколь-нибудь удовлетворительную передачу усиливаемого через межкаскадные конденсаторы и трансформаторы в принципе не может проходить усиливаемый сигнал. Потому в УПТ без преобразования сигнала каскады соединяются непосредственно (гальванически) или иногда с помощью оптоэлектронных устройств (оптопар).

Непосредственная связь между каскадами УПТ осуществляется предельно просто. Выход предыдущего каскада через проводник или резистор соединяется с входом последующего каскада, т.е. развязывающие устройства между каскадами не используются. Однако при непосредственной связи между каскадами приходится согласовывать сравнительно большой (по модулю) потенциал на выходе предыдущего каскада с малым потенциалом на входе последующего. Иными словами, в каскадах УПТ происходит повышение постоянного потенциала от его входа к выходу, что создает проблему обеспечения режима питания УЭ по постоянному току. Кроме того, возникает более серьезная проблема – дрейф нуля (изменение начального уровня выходного напряжения).

Так, например, на первый взгляд согласование режимов по постоянному току в схеме, приведенной на рис. 2.22 выполнить достаточно просто. Для этого необходимо, чтобы напряжение на эмиттерном резисторе каждого последующего каскада компенсировало постоянную составляющую режима покоя предыдущего каскада.

 

Рисунок 2.22 – Схема трехкаскадного усилителя постоянного тока, где R1R2

и R3R4 схемы компенсации на входе и выходе

 

Однако такой метод согласования приводит к тому, что глубина местной последовательной ООС по току в каждом последующем каскаде будет больше, чем в предыдущем. Поэтому коэффициент усиления каждого последующего каскада будет меньше, чем предыдущего. На практике, если таких последовательно включенных каскадов больше трех, то коэффициент усиления последующих каскадов стремится к единице.

Параметры УПТ такие же, что и RC–усилителя, но добавляется немаловажный параметр, определяющий качество усилителя – дрейф нуля (Uдр), – это изменение выходного напряжения при постоянстве входного. Входное сопротивление большое и определяется по формуле:

 

Rвх = rб + (1 + h21э)(rэ+Rэ)||Rк||Rэrб + h21эRэ, а Rвых – малое.

 

Несмотря на отмеченные серьезные недостатки непосредственной межкаскадной связи, ее простота сыграла определенную роль при распространении в УПТ и других усилителях, изготовляемых по интегральной технологии.

При изложении вопросов, связанных с применением межкаскадных непосредственных связей в УПТ, которые по характеру отличаются друг от друга, целесообразно вначале рассмотреть методы согласования каскадов в УПТ, а потом проблему дрейфа.

Среди методов согласования каскадов можно выделить четыре наиболее распространенных:

– с дополнительным источником напряжения в цепи связи;

– со стабилитроном в цепи связи;

– с делителем напряжения и дополнительным источником питания;

– с каскадом сдвига уровня (КСУ).

Схема каскада УПТ с дополнительным источником в цепи связи изображена на рис. 2.23. Как видно из этой схемы, напряжение больше входного U1 на величину Uкб1. С помощью дополнительного источника напряжения Есм на сопротивлении нагрузки Rн можно уменьшить напряжение U2 практически до нуля. Однако такой способ согласования весьма неудобен, так как напряжение на коллекторах транзисторов усилительных каскадов могут принимать различные значения и необходимо подбирать источники смещения для каждого отдельного случая. Кроме того, источник Есм не имеет общих точек с шиной «земля» и может явиться «источником» нежелательных различных наводок.

 

Рисунок 2.23 – Схема согласования каскадов усилителя постоянного тока

с источником напряжения в цепи связи (со стабилитроном при замещении

источника напряжения Есм стабилитроном VD)

В реальных устройствах с непосредственной связью каскадов источник Есм обычно заменяется стабилитроном VD, как это показано штриховой линией на рис. 2.23, который, как и источник смещения, может уменьшать напряжение на сопротивление нагрузки Rн до нуля. В случае полной компенсации постоянного потенциала ток через источник Есм не течет, в то время как через стабилитрон обязательно должен протекать ток Iсм, обеспечивающий режим стабилизации и компенсации постоянного потенциала. В связи с этим схема согласования каскадов УПТ со стабилитроном менее экономична, но более удобна для практики.

Также стабилитроны включаются и в эмиттерные цепи транзисторов (рис. 2.24), однако, применение стабилитронов полностью не решает проблему согласования режимов, как по постоянному, так и переменному току. К тому же рассмотренные усилители обладают следующими недостатками.

1. На входе усилителя присутствуют некоторое постоянное напряжение, необходимое для задания режима покоя транзистора первого каскада. Кроме того, существуют источники информации (датчики), подача на которые постоянного напряжения недопустима.

2. При отсутствии входного сигнала на выходе усилителя присутствует некоторое постоянное напряжение, обусловленное режимом покоя выходного транзистора усилителя.

 

Рисунок 2.24 – Схема двухкаскадного усилителя постоянного тока

с согласованием режимов по постоянному току с помощью стабилитронов

 

Устранить постоянные составляющие на входе и выходе усилителя можно, используя в нем так называемые схемы сдвига, что требует введения в устройства дополнительного источника питания, полярность которого противоположна полярности основного источника питания, и использования для межкаскадной связи резистивных делителей напряжения.

Схемы же согласования каскадов УПТ с делителем напряжения и дополнительным источником питания широко использовались в ламповой технике, несмотря на некоторое ослабление усиливаемого сигнала, вносимое резисторным делителем. Эти схемы являются разновидностью способа компенсации с дополнительным источником.

На выходе невозможно выяснить, какая часть сигнала обусловлена изменением входной информации, а какая обусловлена дрейфом усилителя. Следовательно, с точки зрения уменьшения искажения входного сигнала необходимо стремиться к тому, чтобы полезная составляющая этого сигнала всегда была существенно больше составляющей приведенного дрейфа. Отсюда становится ясным, что при проектировании усилителей постоянного тока вопрос уменьшения их приведенного дрейфа является одним из наиболее важных.

Случайные новости

5. Проблемы совместимости АСКУЭ с системами

5.1 Обзор проблем создания интегрированных систем управления

Актуальность создания интегрированных систем управления (ИСУ) предприятия базируется на значительно экономическом эффек от них Внедрение. При проектирование подобных систем необходимо учитывать проблемы, которое возникают при объединении АСУП и АСУТП. построение ИСУ на основе программных и технических средств ведущих производителей позволяет решить Большинство технических проблем и оптимизировать производственные процессы за счет информации, накопленной в единой базе данных.

Эффективность ИСУ существенно зависит от новшества тех решений, на основе которых подобный системы строятся. Однако даже при использовании современных достижений в области автоматизированных систем управления и информационных технологий разработчики ИСУ сталкиваются с рядом трудностей разного характера - организационно, терминологического, кадрового, технического, программного, структурного и т.д. В совокупности такие Трудности и составляют проблемы создания ИСУ.

Большинство проблем создания ИСУ сложились исторический, в период массового внедрения электронно-вычислительной техники и создания на них основе автоматизированных систем управления технологическим процессами и предприятия (АСУТП, АСУП). необходимость решения принципиально разных задач на этих двух уровнях управления требовалы соответствующего организационно решения. Для решения задач управления предприятие были созданные информационно-Вычислительные центры (ИВЦ). некоторое из них стали превращаться в самостоятельные отделы в общей структуре предприятий. В Данное время на основе отделов создаются подразделы (департаменты, управления, отделы) из информационных технологий. не смотри на перестройку, задача информационных подразделов остаются неизменнымы: автоматизация управления производственно-Хозяйственное деятельностью предприятий. Через это и квалификация и накопленную раньше опыт сотрудников ИТ-подразделов предприятий сформированные на задачах, которое существенным образом отличаются от задач управления технологическим процессами.

В этот же время общепринятое прежде понятия АСУП постепенно стало уступит местом вторым понятие - «Erp-Системам» и «автоматизации бизнес-процессов». Однако подобный Новации не сближают АСУП с действующими на предприятии АСУТП, которое содержащие всю производственную информацию.

Эксплуатация, Внедрение и модернизация АСУ ТП на предприятии привычно осуществляется группой специалистов (отдел, сектор, департамент АСУТП), что входят в состав цеха Кипа или в службу Главного метролога.

 

Специфичность задач АСУТП для специалистов этого подраздела требует обязательно знания технологии объекта, контрольно-исполнительных и регулирующий механизмов, общей структуры и отдельных компонент системы, которая функционирует в реальном масштабе времени. Обеспечивая работу АСУТП и надежной управление технологическим участками, установками и цехами, специалисте этого подраздела обоснованно считают, что решать любые интеграционные проблемы по обмен технологической информация с верхним уровнем управления не их задача.

Такой разрыв в работе подразделов, которое занимаются разными функциями, сопровождается скрытымы, а иногда и откровеннымы разногласиямы, которое становятся непреодолимым препятствия на пути информационной интеграция и построения корпоративной информационной системы.

Вторым серьезным барьером для интеграция информационных систем разного назначения есть отсутствие программного обеспечения, которой содействует решения технических проблем. На современном этапе развития автоматизации управления

бизнес-процессами (АСУП) создается и широко внедряется большое количество типичных систем управления ресурсами предприятия. К таким системам, ориентированным на бизнес-анализ, относятся: SAP R / 3, Baan, Oracle Applications, jd Edward's, Mfg-pro, Syteline, irenaissance, Concorde XAL, Axapta, Sunsystems, Босс-Корпорация, Галактика, Парус, Ресурс и др.

Особенностью всех этих систем есть применения современных реляционных баз данных, таких как, например, Oracle, Informix, Microsoft SQL Server и др., которое лучше всего приспособлены для решения многокомпонентных задач анализа. Внедрение подобных систем с большим или меньшим успехом осуществляется на многих предприятиях.

Разные поставщики программных продуктов типа DCS и SCADA (ABB, Fisher Rosemount, Foxboro, Honeywell, Intellution, Wonderware и др.) продолжают развивать и совершенствовать свои системы как АСУТП. Их особенностью является то, что они работают с объемнымы потоками данных в технологический процессах, которое поступают от большого количества (нескольких сотен или тысяч) датчиков в реальном масштабе времени и с высокой частотой опрашивания (к тысяч раз в секунду и чаще. Такие данные необходимые не только для оперативного управления технологическим процессом, но и для анализа, который позволяет оптимизировать как отдельные технологические процессы, так и производство в целом. В большинстве случаев данные хранятся в базах данных реального времени, поскольку реляционные базы не способны принимать и выдавать информацию в температуре, который позволяет оперативно управлять технологическим процессах. В то же время информация, которая успешно используется в АСУТП, неудобная для системы верхнего уровня управления.

На уровне бизнес-процессов необходимая только Интегрированная информация о технологический процессах. В частности, данные типа «нарастающим Итоги», средних значений за определенные промежуткы времени, общее количество втирачених продуктов и т.д. Очевидно, что подобный дани Должны поступать в систему намного реже, чем данные реального времени от технологический процессов. В следствие несогласования природы и назначение данных верхнего (АСУП) и нижнего (АСУТП) уровней управления между ними необходимый промежуточные интегрирующий пласт, который мог бы служить мостом между такими разнороднымы потоками данных. Этот же мост мог бы стать средством горизонтальной интеграция разнородных систем автоматизации нижнего уровня, включая АСКУЭ. Кроме того, на современном предприятии необходимая информационная система, способна обеспечить главным специалистам и среднее инженерно звена, которой принимает участие в управлении производством, доступ к архивным данными.

Сегодня Программные Средства для создания интегрированных системуправления представленные продуктами многих фирм: Aspentech (Info+), Honeywell (РHD), Osisoft (PI System) и др.

Наиболее известным и функционально развитым из программных продуктов этого назначения есть пакет Plant Information System (PI System). Дружеский интерфейс, а также высокая надежность программного продукта, беспрерывный процесс поддержки пользователей и продуманная политика регулярных обновлений привели к тому, что PI System заняла руководящее место в мире среди продуктов этого класса. Эта система предоставляет средний и верхний оборванцы технического персонала предприятия широкие возможности по оперативному и продолжительному анализу производственных процессов, состояния оборудования и оптимизации процессов управления предприятием.

Osisoft PI System – комплекс программных применений, которое формируют «информационную систему производства», которая решает три основных задачи:

- горизонтальную интеграцию локальных систем автоматизации – АСУТП и т.ин.;
- распределение информации и создание предназначенного для пользователя интерфейса

доступа к данным в защищенном и удобному для анализа виде;
- вертикальную интеграцию объединенного уровня АСУТП с производственными модулями

бизнес-систем и аналитическими приложениями.

В состав PI System входят больше 30 компонентов, которое выполняют огромный набор функций. Например, функцию объединения и унификации данных от разных информационных источников выполняют Pi-Интерфейсы (больше 370 для разных систем автоматизации и протоколов обмена данными). А функцию распределения и представление информации выполняют больше 15 специализированных клиентских приложений.

Функциональная схема представлена на рис.8.

© 2019
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру