Краткое описание аппаратной части
4.2.1 Структурная схема
Цифровые устройства РЗ различного назначения имеют много общего, а их структурные схемы очень похожи и подобны представленной на рис. 3.1.
Центральным узлом цифрового устройства является микроЭВМ, которая через свои устройства ввода-вывода обменивается информацией с периферийными узлами. С помощью этих дополнительных узлов осуществляется сопряжение микроЭВМ (микропроцессора) с внешней средой: датчиками исходной информации, объектом управления, оператором и т. д Непременными узлами цифрового устройства РЗА являются
входные U1—U4 и выходные KL1—КЦ преобразователи сигналов, тракт аналого-цифрового преобразования U6, U7, кнопки управления и ввода информации от оператора SB1. SB2, дисплей Н для отображения информации и блок питания U5. Современные цифровые устройства, как правило, оснащаются и коммуникационным портом Х1 для связи с другими устройствами
Основные функции вышеперечисленных узлов следующие/
Входные преобразователи обеспечивают гальваническую развязку внешних цепей от внутренних цепей устройства. Одновременно, входные преобразователи осуществляют приведение контролируемых сигналов к единому виду (как правили, к напряжению) и нормированному уровню. Здесь же осуществляется предварительная частотная фильтрация входных сигналов перед их аналого-цифровым преобразованием. Одновременно принимаются меры по защите внутренних элементов устройства от воздействия помех и перенапряжений. Различают преобразователи входных сигналов аналоговые (U3. U4) и логические (U1, U2). Первые стремятся выполнить так, чтобы обеспечить линейную (или нелинейную, нос известным законом) передачу контролируемого сигнала во всем диапазоне его изменения. Преобразователи логических сигналов, наоборот, стремятся сделать чувствительными только к узкой области диапазона возможного нахождения контролируемого сигнала.
Выходные преобразователи.Воздействия устройства на защищаемый объект традиционно осуществляется в виде дискретных сигналов управления. При этом выходные цепи устройства защиты выполняются так. чтобы обеспечить гальваническую развязку коммутируемых цепей как между собой, так и относительно внутренних цепей устройства РЗ. Выходные преобразователи должны обладать соответствующей коммутационной способностью и, в общем случае, обеспечивать видимый разрыв коммутируемой цепи.
Тракт аналого-цифрового преобразования включает мультиплексор U6 и собственно аналого-цифровой преобразователь (АЦП) — U7. Мультиплексор — это электронный коммутатор, поочередно подающий контролируемые сигналы на вход АЦП. Применение мультиплексора позволяет использовать один АЦП (как правило, дорогостоящий) для нескольких каналов. В АЦП осуществляется преобразование мгновенного значения входного сигнала в пропорциональное ему цифровое значение. Преобразования выполняются с заданной периодичностью. В последующем в микроЭВМ по этим выборкам из входных сигналов рассчитываются интегральные параметры контролируемых сигналов — их амплитудные или действующие значения.
Блок питания (БП) U5 обеспечивает стабилизированным напряжением все узлы рассматриваемого устройства, независимо от возможных изменений напряжения в питающей сети. Обычно это импульсный БП с питанием от сети постоянного тока. Имеются также блоки питания от цепей переменного напряжения и тока (переменный оперативный ток). Дисплеи и клавиатура являются непременными атрибутами любого цифрового устройства, позволяя оператору получить информацию от устройства, изменять режим его работы, вводить новую информацию. Надо отметить, что дисплей Н и клавиатура SB1. SB2 цифровых устройств, как правило, реализуются в максимально упрощенном виде: дисплей — цифробуквенный, одно- (или несколько-) строчный: клавиатура — несколько кнопок. Порт связи с внешними цифровыми устройствами. Достоинством цифровых устройств является возможность передачи имеющейся информации в другие цифровые системы: АСУ ТП, персональный компьютер и т. д., что позволяет интегрировать различные системы, экономя на каналах связи, затратах на предварительную обработку сигналов и.т.п. Коммуникационный порт — необходимый элемент для дистанционной работы с данным устройством.
Наряду с вышеперечисленными, цифровые устройствах, в общем случае, могут содержать и другие узлы, например, цифро-аналоговые преобразователи - при формировании аналоговых сигналов управления и регулирования.
Практически вся обработка информации в любом цифровом устройстве осуществляется внутри микроЭВМ по определенному алгоритму, реализованному в виде программы работы. Для облегчения понимания принципов работы цифровых устройств РЗА необходимо иметь хотя бы общее представление об устройстве и функционировании ЭВМ.
Рассмотрим структурную схему микроЭВМ, представленную на рис. 3.2.
Центральный управляющий и решающий блок микроЭВМ называется центральным процессорным устройством (Central Processing Unit-CPU) или просто процессором. Этот узел в виде интегральной микросхемы (ИМС), что дало повод называть такую ИМС микропроцессором. Как видно из структурной схемы, микроЭВМ МП в качестве самостоятельного узла не применяется.
Для его работы требуется внешнее запоминающее устройство, где хранится программа (последовательность команд), которую необходимо выполнить. В устройствах, работающих по жесткой программе, какими и являются устройства защиты, программа записывается в постоянном запоминающемся устройстве (ПЗУ).
Для хранения переменных и промежуточных результатов вычислений (данных) применяется оперативное запоминающее устройство (ОЗУ).
Обмен информацией с внешним оборудованием осуществляется с помощью устройств ввода-вывода.
Любая информация в ЭВМ представляется в виде чисел (числовых кодов). Обмен информацией между узлами микроЭВМ осуществляется с помощью шин, т. е. системы электрических линий. Шины различаются по функциям шина пересылки данных ЩД. шина адреса ША. шина передачи команд управления ШУ. Например, при чтении данных из устройства ввода-вывода (УВВ) в процессор последний выставляет на ША адрес УВВ, а на ШУ— сигналы, предписывающие УВВ выдать данные на ЩД. В результате этого на шине данных появляется число, которое было в УВВ в момент обращения. При передаче информации используется двоичная система счисления, требующая для отображения чисел использования только двух символов О и 1, что делает наиболее простой реализацию узлов ЭВМ на основе электрических схем Скорость работы микроЭВМ существенно зависит от разрядности чисел, передаваемых по шинам от узла к узлу Это определяется разрядностью шины данных. Современные микроэвм работают с 16- и 32-разрядными машинными словами. Время выполнения команды определяется тактовой частотой задающего генератора и зависит от быстродействия применяемых ИМС, что в свою очередь определяется технологией их изготовления.
Сигналы, контролируемые устройствами РЗА, имеют в общем случае разную физическую природу — токи, напряжения, температура и т, д. Чаще всего устройства РЗ работают с сигналами от источников переменного тока и напряжения, с традиционными номинальными уровнями 1 А, 5 А, 100 В. Такие уровни сигналов обеспечивают необходимую помехозащищенность, но совершенно неприемлемы для обработки в электронных схемах. При подключении микропроцессорных устройств к традиционным датчикам тока и напряжения требуется приведение их сигналов к единому виду и диапазону изменения, приемлемому для обработки электронными узлами.
Дата добавления: 2015-05-05; просмотров: 1409;