Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології

Permanent URI for this collection

https://dspace.duet.edu.ua/handle/123456789/1581

Browse

Browsing Автоматизація та комп'ютерно-інтегровані технології by Author "Потапов С.В."

Now showing 1 - 1 of 1
  • Thumbnail Image
    Item
    Автоматизація металургійного виробництва. Автоматизована система оперативного контролю технічного стану цифрового вимірювального датчика (ЦВД) та інкрементного енкодера у складі систем автоматичного контролю і управління
    (Державний університет економіки і технологій, 2026) Потапов С.В.
    В аналітичній частині встановлено, що в прецизійних промислових системах домінують оптичні енкодери з роздільною здатністю до 50 000 PPR та MTBF 100 000...500 000 год. Висока роздільна здатність визначила вибір апаратного таймера з тактовою частотою ≥ 50 МГц – це головний аргумент на користь STM32F407 із таймерами 168 МГц. Розроблено методику визначення «вікна допуску» параметрів сигналу, що враховує нормальний джиттер датчика σ_norm та коефіцієнт безпеки k_safety = 3 (довірчий інтервал 99,7%). Для стандартних промислових датчиків класу B: δ_max = 10...20%. Введено операційні визначення 10 кодів несправностей (0x01...0xFF) у термінах, придатних для однозначної реалізації в коді мікроконтролера. Розроблено структурну схему з 7 функціональних блоків та обґрунтовано вибір STM32F407 на основі порівняння з Arduino Uno і Raspberry Pi 4 за критеріями апаратного декодера, роздільної здатності і детермінізму РМЧ. Обґрунтовано вибір Modbus RTU: час передачі 15 мс прийнятний для діагностики, оскільки аварійна реакція забезпечується апаратним реле. Вирішено проблему f_set: уставка частоти отримується з Modbus-регістра 40006-07 від системи ЧПК у реальному часі; T_nom перераховується динамічно на кожному циклі. При втраті зв'язку – перехід у безпечний режим SAFE_STOP. Виправлено розбіжність між теоретичним (84 МГц) та практичним (333...500 кГц) обмеженням максимальної частоти: 84 МГц – теорема Найквіста для таймера 168 МГц; 333 кГц – обмеження часом ISR ≈ 1,5 мкс; 500 кГц – досягається при DMA-буферизації. Розроблено чотирирівневу структуру ПЗ (RTOS FreeRTOS) та карту Modbus RTU-регістрів (40001...40022, табл. 2.4). Алгоритм виявлення збоїв одночасно аналізує T_H, φ та σ – три незалежних параметри (наукова новизна). Розроблено детальну методику верифікації для 8 класів несправностей. Теоретично розраховані очікувані показники системи: час виявлення відмови ≤ 0,40 мс (при f = 5 кГц); час виявлення збою ≤ 10 мс; хибних спрацювань за 60 хв – не очікується. Прогнозована похибка між теорією і реальними вимірюваннями – менше 5%.