TEZĂ DE DOCTORAT - CERCETĂRI PRIVIND DEZVOLTAREA DE SISTEME INFORMATICE.pdf

7/22/2019 TEZĂ DE DOCTORAT - CERCETĂRI PRIVIND DEZVOLTAREA DE SISTEME INFORMATICE.pdf

http://slidepdf.com/reader/full/teza-de-doctorat-cercetari-privind-dezvoltarea-de-sisteme-informaticepdf 1/46

UNIVERSITATEA „POLITEHNICA” din BUCURE

ŞTI

FACULTATEA DE INGINERIE MECANICĂ ŞI MECATRONICĂ CATEDRA MECATRONICĂ ȘI MECANICĂ DE PRECIZIE

Nr. Decizie Senat 210 din 20.07.2011

TEZĂ DE DOCTORAT

CERCET ĂRI PRIVIND DEZVOLTAREA DE SISTEME INFORMATICE

DESTINATE AC Ț ION ĂRILOR HIDRAULICE DE PRECIZIE

RESEARCHES IN THE DEVELOPMENT OF INFORMATICS SYSTEMS

FOR HYDRAULICS PRECISION DRIVE

Autor: Ing. Marian BLEJAN

Conducător de doctorat: CS I Dr. Ing. Doru Dumitru PALADE

COMISIA DE DOCTORAT Preşedinte Prof. Dr. Ing. Tudor PRISECARU de la FIMM-UPB

Conducător de doctorat CS I Dr. Ing. Doru DumitruPALADE

de la INCDMTM

Referent Prof. Dr. Ing. Nicolae ALEXANDRESCU

de la FIMM-UPB

Referent Prof. Dr. Ing. Valentin PAU de la Univ. TituMaiorescu

Referent CS I Dr. Ing. Petrin DRUMEA de la INOE2000-IHP

BUCUREŞTI

2011



REZUMAT

Cercet ări privind dezvoltarea de sisteme informatice destinate ac ț ionărilor hidraulice de precizie

CUPRINS

INTRODUCERE

CAPITOLUL 1

ACŢIONĂRI HIDRAULICE DE PRECIZIE1.1. Utilaje hidraulice, parametrii monitorizaţi1.2. Senzori şi traductori utilizaţi

CAPITOLUL 2

SISTEME CU MICROCONTROLERE2.1. Consideraţii generale

2.2. Principii de proiectare şi tehnologii utilizate pentru realizarea interfeţei

dintre sistemele cu microcontrolere şi traductori sau senzori

CAPITOLUL 3

SISTEME INFORMATICE3.1. Consideraţii generale

3.2. Arhitectura aplicaţiilor informatice multitier, conceptul „mechatronic tier”

CAPITOLUL 4

INSTALAŢIA EXPERIMENTALĂ REALIZATĂ DE AUTOR 4.1. Descriere

4.2. Structura sistemului informatic

4.3. Servocontrolerul digital4.4. Simularea numerică în regim dinamic a axei hidraulice

CAPITOLUL 5

PROGRAMUL DE EXPERIMENTĂRI5.1. Probele efectuate

5.2. Evaluarea performanţelor statice ale axei hidraulice5.3. Evaluarea performanţelor dinamice ale axei hidraulice

CONCLUZII

C.1. CONCLUZII GENERALEC.2. CONTRIBUŢII ORIGINALEC.3. PERSPECTIVE DE DEZVOLTARE ULTERIOAR Ă

BIBLIOGRAFIE



REZUMAT


INTRODUCERE

Elaborarea tezei de doctorat cu titlul „Cercetări privind dezvoltarea de sisteme

informatice destinate acţionărilor hidraulice de precizie” se încadrează în domeniul cercetăriiaplicative la frontiera dintre domeniile acționărilor hidraulice, electronicii, senzorilor şitraductorilor, sistemelor de reglare automate și sistemelor informatice. Necesitatea integr ăriiacționărilor hidraulice în sistemele informatice este justificată de creşterea complexităţiiinstalaţiilor tehnologice automatizate, ridicarea cerinţelor de eficienţă şi productivitate la cotetot mai înalte precum și de informatizarea procesului de fabricație. Utilizarea pe scara larga autilajelor hidraulice in procesul de fabricație combinată cu sistemele informatice de urmărire a

producției impun masur ători complexe de parametrii ce trebuie transmise sistemelor informatice. Integrarea în utilajele hidraulice a unor ansambluri mecatronice, ce permitmăsurarea și transmiterea pe rețea a rezultatelor masur ătorilor către sistemele informatice,facilitează firmelor de producție informatizarea procesului de fabricație cu toate beneficiile ce

decurg din aceasta. Evoluția pe plan mondial in domeniul „embedded systems” corelată cuapariția unor noi tipuri de senzori si metode de masur ă a mărimilor fizice specifice utilajelor hidraulice permit abordarea acestor ansambluri mecatronice in cooperarea cu unitățile decercetare europene ce au preocupari in aceste domenii.

Pe plan internațional există realizări industriale ale firmelor din domeniu în specialabordarea din punct de vedere mecatronic a acționărilor hidraulice prin integrarea electronicii,senzorilor și traductorilor. Acest mod de abordare confer ă acționărilor hidraulice caracteristicide echipament inteligent respectiv capabilitate de autodiagnoză, autocalibrare, comunicare

prin intermediul magistralelor de comnicații de date echipamentele fiind identificate prinadresa etc. Pe plan național există preocupări notabile în domeniu, autorul prezentei lucr ăricoordonând în calitate de director de proiect, în cadrul programului național de cercetare-dezvoltare CEEX M1 - INFOSOC, în perioada 2005-2008, proiectul “Cercet ări privind

elaborarea unor tehnologii mecatronice integrate pentru mă sur ători complexe de parametrii

ai proceselor de produc ţ ie, destinate utilajelor hidropneumatice”.Activitățile de cercetare, proiectare și realizare ce au fost necesare pentru elaborarea

prezentei lucr ări au avut o complexitate deosebită ce a presupus o experienta teoretică şi practică în domeniile abordate. Integrarea senzorilor și a modulelor electronice în utilajelehidraulice în scopul includerii utilajelor într-un sistem informatic confer ă originalitate lucr ării.În cadrul lucr ării au fost folosite metode moderne de realizare a sistemelor „embedded”,sisteme de operare în timp real pentru microcontrolere, tehnologii software moderne defiltrare si prelucrare a semnalelor și instrumente de ultimă generatie (compilatoare,

depanatoare, simulatoare) pentru proiectarea si realizarea ansamblurilor mecatronice.Obiectivul major al cercetării realizate pe parcursul elabor ării acestei lucr ări a fostintegrarea acționărilor hidraulice intr-un sistem informatic. În vederea atingerii acestuiobiectiv generic a fost necesar etapizarea cercetării în scopul îndeplinirii obiectivelor

prezentate în continuare.Un prim obiectiv a fost studiul de documentare în scopul determinării necesităților de

monitorizare și comandă a acționărilor hidraulice de precizie și determinare a tipului desenzori, traductori și circuite de comandă.

Următorul obiectiv a fost studiul de documentare al sistemelor cu microcontrolere înscopul realizării interfeței între acestea (sistemele cu microcontroler) și senzorii, traductorisau aparatele hidraulice.



REZUMAT


A fost realizat un studiu de documentare despre sistemele informatice în urma căruia arezultat un nou concept “mechatronic tier” introdus de autor în arhitectura aplica ţiilor informatice multitier în scopul integr ării echipamentelor mecatronice în sistemele informatice.

Un alt obiectiv al lucr ării a fost dezvoltarea unei instalații experimentale în scopuldemonstr ării funcționalității și utilitații conceptelor și tehnologiilor originale dezvoltate de

către autor. Astfel pe baza studiilor de documentare anterioare au fost elaborate tehnologii dedezvoltare a unui sistem informatic ce include un strat de interfață cu echipamentul hidraulic, precum şi tehnologii de dezvoltare a unui modul “servocontroler digital” ce monitorizează sicomandă acționarea hidraulică. Pe baza acestor tehnologii originale de proiectare și realizare afost implementată o aplicație informatică multitier ce conține un strat “mechatronic tier” ceintegrează axa hidraulică liniar ă, aceasta (axa hidraulică) fiind controlată și monitorizată de unservocontroler digital implementat de asemnea pe baza aceloraşi tehnologii originale.

A fost realizata o modelare matematică a axei hidraulice liniare precum si o simularenumerică a comportării in regim dinamic și buclă inchisă de poziție. Pe baza simulăriinumerice au fost determinate valorile teoretice ale parametrilor dinamici ce au fost folosi ți careferință pentru evaluarea performanțelor modelului experimental.

Cercetarea a continuat cu experimentarea axei hidraulice dezvoltate conformtehnologiilor si conceptelor originale propuse în cadrul acestei teze de doctorat. Au fostefectuate probe în scopul determinării experimentale a performanțelor statice și dinamice aleaxei hidraulice. Datele experimentale au fost analizate comparativ cu datele teoretice obţinute

prin modelarea matematică şi simularea numerică a funcţionării axei hidraulice.Pe parcursul desf ăşur ării cercetării în cadrul tezei de doctorat rezultatele obţinute s-

au concretizat în comunicări ştiinţifice şi articole susţinute sau publicate în reviste saumanifestări ştiinţifice în domeniul hidraulicii, electronicii şi roboticii. O prezentare a acestor lucr ări ştiinţifice se găseşte în BIBLIOGRAFIE. Un alt rezultat semnificativ a fostelaborarea de către doctorand a unui brevet de invenţie “Amplificator de măsur ă pentrusenzori de tip LVDT şi RVDT”, rezultat direct al activităţii desf ăşurate în cadrul tezei dedoctorat.

Din punct de vedere al realizării obiectivelor propuse consider că acestea s-au realizatîntr-o propor ţie semnificativă. Conceptul “mechatronic tier” introdus de doctorand şi-ademonstrat viabilitatea prin aplicarea acestuia în dezvoltarea instalaţiei experimentale.Rezultatele experimentale au confirmat obţinerea unor performanţe remarcabile în regimstatic în ceea ce priveşte precizia de poziţionare. Se impune continuarea cercetărilor în scopulîmbunătăţirii performanţelor de regim dinamic a acţionării hidraulice, ceea ce poate constituio direcţie nouă de cercetare care poate fi valorificată prin proiecte de cercetare. Tehnologiileoriginale dezvoltate în ceea ce priveşte dezvoltarea de aplicaţii informatice ce includ modulemecatronice precum şi dezvoltarea servocontrolerelor digitale pentru hidraulică au

aplicabilitate imediată în industrie în domeniul acţionărilor hidraulice. O altă posibilitate devalorificare a rezultatelor tezei este obţinerea de brevete de invenţie pentru echipamenteleoriginale dezvoltate; un exemplu la îndemână ar fi servocontrolerul digital proiectat şi realizatîn cadrul etapei experimentale a tezei.



REZUMAT


CAPITOLUL 1

ACŢIONĂRI HIDRAULICE DE PRECIZIE

1.1. UTILAJE HIDRAULICE, PARAMETRII MONITORIZAŢISistemele de acţionare hidraulice utilizează ca mediu de lucru un lichid sub presiune.

Ele au apărut şi s-au dezvoltat rapid, în special datorită necesităţii de a comanda şi regla for ţeşi momente mari şi foarte mari cu precizie ridicată; totodată ele permit un control riguros al

poziţiei şi vitezei sarcinii antrenate. Reglarea puterii hidraulice transmise ofer ă posibilităţi decare nu se poate beneficia în cazul utilizării unor echipamente pur electrice sau mecanice.

Uleiul hidraulic, parametrii monitorizatiMarimile de interes ale uleiului hidraulic monitorizate si/sau controlate în domeniulacţionarilor hidraulice sunt presiunea, debitul şi temperatura.

Motoare liniare – cilindrii hidraulici

La cilindrii hidraulici se poate monitoriza pozi ţ ia, viteza, accelera ţ ia, for ţ a şi lucrul

mecanic la nivelul tijei cilindrului. Poziţia pistonului se poate monitoriza cu ajutorul unor senzori optici sau prin montarea unor senzori de proximitate, inductivi sau Hall, pe corpulcilindrului. La unele aplicaţii specifice care necesită controlul for ţei de acţionare semonitorizează presiunea din camere cu ajutorul unor traductoare de presiune.

Motoare hidraulice rotative, parametrii monitorizatiLa maşinile hidrostatice roative parametrii ce se pot monitoriza la nivelul arborelui

sunt tura ţ ie, debit, moment, putere mecanică.

1.2. SENZORI ŞI TRADUCTORI UTILIZAŢISenzorii, traductorii şi transmiterii sunt unele din cele mai importante componente ale

sistemelor de control industriale. Ele sunt utilizate în sistemele de control ale proceselor spreexemplu sistemele de control a mişcării. Aceste componente sunt necesare în principiu înorice sistem deoarece ele furnizeaza informaţia de reacţie („feedback”) despre ce a executatde fapt sistemul.

Tipul sursei de energie Tipul senzorului sau

traductorului ce producetensiune sau curent

Tipul senzorului sau

traductorului ce producemodificare de rezistenţă

sau impedanţă

Mişcare Generator Potenţiometru liniar Lumina Celula solara, fotocelula Fotorezistenţă For ţă (presiune) Piezoelectric Marca tensometrică Temperatur ă Termocuplu Termorezistenţă (RTD) sau

termistor Magnetic Senzori Hall MagnetorezistivChimic Baterii, acumulatori Diferenţa concentraţiilor

Tabelul 1.1



REZUMAT


Măsurarea presiunii

În măsur ătorile industriale se consider ă de obicei o împăr ţire a domeniului de variaţiea presiunii (în presiuni mari sau mici, etc). O astfel de divizare f ăr ă a avea pretenţia că esteexhaustivă, este prezentată în diagrama din figura 1.1.

Figura 1.1 Domeniul de variație a presiunii în măsur ătorile industrialeTraductori de presiune integrațiDatorită progreselor remarcabile f ăcute de tehnologia circuitelor integrate, s-au impus,

din ce în ce mai pregnant, traductorii de presiune integraţi (elementul sensibil şi adaptorulsunt înglobate într-un singur ansamblu). Avantajele funcţionale şi constructive ale unor asemenea traductori sunt evidente :

- domenii de presiune relativ largi;- precizie între 0,25%...1%;- sensibilitate 0,1%...0,5%;- eroare de neliniaritate mai mică decît 0,05%...0,1%;- alimentare în c.c. (9...30 V);- bandă largă de frecvenţe de r ăspuns 0 Hz...50 kHz;- imunitate la şocuri mecanice, vibraţii;- dimensiuni de gabarit reduse, instalare şi exploatare simplă;

- cuplare uşoar ă cu alte sisteme de măsurare (electronic, display, sisleme dereglare automată).

Figura 1.2 Secţiune print-un traductor cu electronică integrată



REZUMAT


Măsurarea debitului

Măsurarea debitelor reprezintă o cerinţă indispensabilă pentru numeroase activităţi industrialeşi comerciale.

Traductori de debit cu turbină. Această categorie de traductori utilizează ca

elemente sensibile turbine axiale sau tangenţiale.

Figura 1.3 Traductor de debit cu turbină Un traductor cu turbină al firmei Hydac se poate vedea în figura următoare. Acesta are

electronică încorporată şi furnizează semnal analogic unificat 4-20 mA.

Figura 1.4Traductori cu reducerea secţiunii de curgere

Blocul primar al acestor traductori are caracteristic un element de referinţă ER (diafragmă, ajutaj, duză, tub Venturi etc) care introduce o rezistenţă fluidică locală prinreducerea ariei de curgere a fluidului, în planul de măsurare. Aria este evident constantă,indiferent de variaţia debitului.

Traductori de fluid cu ultrasunete

Progresele înregistrate în fabricaţia dispozitivelor piezoelectrice şi circuitelor electronice specializate au determinat realizarea de traductori ultrasonici care asigur ă măsurarea performantă a debitelor de fluid - lichide sau gaze – vehiculate prin conducte

închise pline.



REZUMAT


Măsurarea temperaturii

Pentru exprimarea temperaturii Celsius se utilizează ca unitate "gradul Celsius",simbol °C, egal prin definiţie cu Kelvinul. Rezultă astfel următoarea relaţie între temperaturaCelsius şi temperatura termodinamică

15,273T

Un interval sau o diferenţă de temperatur ă au aceeaşi valoare indiferent de modul deexprimare - în Kelvini sau grade Celsius.

Traductori de temperatură cu contact bazate pe efecte termoelectrice

În această categorie intr ă traductorii de temperatur ă cu cea mai mare diversitateconstructivă şi utilizare industrială, deoarece acoper ă un domeniu larg de temperatur ă, cu o

bună precizie, au o construcţie relativ simplă şi pretabilă unei producţii de serie mare, nu prezintă piese în mişcare, sunt capabile să lucreze în medii ambiante agresive cu variaţii maride presiune, umiditate, temperatur ă, vibraţii, şocuri etc.

• Termocupluri Un temocuplu reprezintă ansamblul a două conductoare omogene, de natur ă diferită,

denumite termoelectrozi, sudate la unul din capete - sudura este denumită joncţiune demăsurare sau sudur ă caldă - care este imersat în mediul cu temperatura de măsurat, lacapetele libere, care constituie joncţiunea de referinţă sau sudura rece, aflate la temperatura0, apărând o tensiune termoelectromotoare ETC (t.t.e.m.) - efect Seebeck - a cărei valoare estedată de relaţia aproximativă

E TC =K TC ( - 0 )

în care K TC [mV/°C] este sensibilitatea termocuplului, dependentă de natura celor doitermoelectrozi.

Figura 1.5 Schema de principiu a unui traductor de temperatur ă cu termocuplu• Traductori de temperatură cu elemente sensibile rezistive

Elementele sensibile rezistive îşi bazează funcţionarea pe proprietatea unor materiale(metale, aliaje, oxizi metalici) de a-şi modifica rezistenţa electrică în funcție de temperaturamediului de lucru în care sunt imersate. Variaţiile de rezistenţă electrică sunt preluate de cătreadaptor care le converteşte în semnal electric de ieşire.

Traductori de temperatură cu dispozitive semiconductoare

Această categorie de traductori au elemente sensibile a căror funcţionare se bazează pedependenţa de temperatur ă a tensiunii directe - în cazul unei diode semiconductoare -respectiv a tensiunii bază-emitor - în cazul unui tranzistor - atunci când acestea sunt str ă bătutede un curent constant; având la bază proprietăţile dispozitivelor semiconductoare s-au realizatcircuite integrate, sub formă de diodă Zener sau sursă de curent, la care semnalul de ieşire este

propor ţional cu temperatura absolută.



REZUMAT


Un exemplu de senzor integrat de temperatur ă, care foloseşte tranzistoare str ă bătute deacelaşi curent de colector, având ariile de emitor diferite, este circuitul LM335, a căruischemă de principiu este prezentată în fig. 1.6.

Figura 1.6 Schema de principiu a circuitului LM335Traductori de temperatură f ără contact

Această categorie de traductori, foloseşte elemente sensibile capabile să detecteze

radiaţiile emise de corpurile încălzite, permiţând astfel măsurarea temperaturii f ăr ă plasarealor în contact direct cu corpurile respective. Măsurarea se bazează pe legile radiaţiei termicecare evidenţiază dependenţa energiei radiante de temperatura corpului care o emite.

Măsurarea forţei

Traductorii pentru for ţe sunt necesari în primul rînd pentru supravegherea structurilor cinematice supase Ia regimuri variabile de încărcare (de exemplu, maşini-unelte, roboţi, liniitransportoare, etc.) ; în aceste situaţii, for ţa apare ca vector, determinarea direcţiei în careacţionează for ţa fiind esenţială.

Traductori de tip tensorezistiv, marca tensometrică

Considerînd un conductor uniform de secţiune A, lungime l şi rezistivitate ρ, variaţia

rezistenţei sale datorită variaţiei dimensiunilor produse de alungirea l, va fi:

A

l A

A

l l

A R

2

Figura 1.7 Marca tensometrică Traductori cu coardă vibrantă Aceste traductori cuprind elemente sensibile care valorifică proprietăţile vibratorii ale

unor structuri elastice, urmărind evidenţierea unui semnal a cărui frecvenţă depinde de stareade tensiune a acestor structuri, de obicei coarde metalice.

Traductori magnetostrictive

Aceşti traductori folosesc elemente sensibile alcătuite din materiale (numitemagnetostrictive), care au proprietatea de a-şi schimba caracteristicile magnetice (mai exactciclul de histerezis) sub acţiunea unei for ţe. Dintre materialele de acest tip cele mai utilizatesînt nichelul pur şi permalloy (aliaj din nichel cu fier, cu 68% Ni). Efectul efortului asupracurbei de histerezis se prezintă în figura 1.8.



REZUMAT


a bFigura 1.8 Curbe de histerezis la materiale magnetostrictive a — nichel ; b — permalloy.

Figura 1.9 Traductor magnetostrictiv cu variaţia permeabilităţii

Traductori de forţă piezoelectrice

Utilizarea elementelor sensibile piezoelectrice se justifică în primul rînd pentrumăsurarea for ţelor dinamice, deşi prin utilizarea de amplificatoare de sarcină electrică

adecvate se pot măsura şi for ţe cvasistatice. În practică, cu astfel de traductoare se potconverti for ţe cu perioada de fluctuaţie de 0,1 ms.

Figura 1.10 Traductor de for ţă piezoelectricTraductori inductivi

Traductorii de efort cu elemente sensibile inductive detectează for ţa prin deformărielastice care provoacă deplasări sesizabile cu traductoarele specifice deplasărilor liniare micisau unghiulare. Specific pentru măsurarea efortului r ămîne alegerea elementului elastic asupracăruia acţionează acesta : inel, diafragmă, coloană, etc.

Traductori de forţă capacitivi

Ţinând seama de caracteristicile traductorilor capacitivi de deplasare (circuite de adaptare mai pretenţioase decât la cele rezistive sau inductive), se recomandă utilizarea lor doar în acele

aplicaţii la care for ţa dinamică variază într-o bandă largă de frecvenţă, sau în condiţii specialede mediu : presiune joasă, temperatur ă înaltă.



REZUMAT


Măsurarea deplasării

Prin deplasare se înţelege o mărime care caracterizează schimbările de poziţie ale unuicorp sau ale unui punct caracteristic faţă de un sistem de referinţă. Poziţia reprezintă localizarea spaţială a punctului sau a corpului în raport cu sistemul de referinţă. Separareaspaţială dintre două puncte reprezintă distanta dintre cele două puncte. Situarea la foarte mică

distantă a unui corp (punct) faţă de un reper fix poarta numele de proximitate.Traductori inductivi pentru deplasare

Din punct de vedere constructiv, aceşti traductori sunt prevăzuţi cu elemente sensibilede două tipuri: cu modificarea inductanţelor proprii sau mutuale prin deplasarea unui miezmobil şi cu modificarea întrefierului.

Figura 1.11 Traductor inductiv de deplasare pentru uz industrialTraductori capacitivi pentru deplasare

Traductorii de acest tip utilizează ca elemente sensibile condensatoare plane, la care se pot modifica unul din următorii 3 parametri: distanţa dintre armături, suprafaţa armăturilor şi permitivitatea dielectricului.

Traductori rezistivi pentru deplasare

Deşi constructiv traductorii cu elemente sensibile rezistive sunt cei mai simpli,utilizarea lor este relativ redusă datorită erorilor şi a rezoluţiei mai scăzute.

În principiu, ele se bazează pe dependenţa liniar ă care există între rezistenţa electrică R a unui conductor şi lungimea l a acestuia:

S

l R

unde ρ este rezistivitatea materialului; S - secţiunea conductorului.Măsurarea acceleraţiei

Structura unui traductor de acceleraţie, prezentată în figura 1.12 are ca particularitatesemnificativă faptul că elementul sensibil propriu-zis furnizează la ieşire tot o mărimenaturală mecanică: deplasare sau for ţă.

Figura 1.12 Structura unui traductor de acceleraţie

Figura 1.13 Diferite modele de accelerometre produse de firma Sensotec



REZUMAT


Măsurarea cuplului

Momentul M este produsul dintre for ţă şi distanţa dintre direcţia for ţei şi axa (centrul)de rotaţie (braţul for ţei) :

2

2

saudt

d J

dt

d J Ja M Fl M u

unde l este braţul tor ţei, J — momentul de iner ţie, au — acceleraţia unghiular ă.Momentul poate fi de încovoiere, de torsiune sau de forfecare. În procesele industriale cel maifrecvent se măsoar ă momentul de torsiune, numit şi cuplu. În SI unitatea de măsur ă pentrumoment este [Nm].

Traductori inductivi de cuplu

Traductorii cu elemente sensibile inductive detectează deformări elastice care provoacă deplasări sesizabile cu traductoarele specifice deplasărilor liniare mici sauunghiulare.

La traductorul de cuplu a cărui schemă de principiu este prezentată în figura 1.14, seconstată posibilitatea de obţinere a unei scheme de măsurare tip punte cu 4 braţe active.

Figura 1.14 Traductor de cuplu inductiv :

a - schemă electrică ; b - schemă constructivă.

Traductorii de cuplu cu discuri incrementale

O serie de traductori de cuplu utilizează ca element sensibil discuri codate de tipnumeric incremental. Se folosesc două discuri : unul, solidar cu axul supus torsiunii, sedeplasează în raport cu al doilea disc - de referinţă, fix - astfel încât defazajul dintre cele două discuri este propor ţional cu cuplul aplicat axului.

În cazul folosirii discurilor optice fig. 1.15, variaţia de cuplu este propor ţională cuvariaţia fluxului luminos captat de un receptor plasat în spatele discului de referinţă, în timpce sursa luminoasă este plasată înaintea discului mobil. O altă posibilitate de obţinere adefazajului constă în utilizarea unui inductosin circular, discul mobil fiind pe post de rotor, iar

cel de referinţă - pe post de stator.

Figura 1.15 Disc optic absolut.



REZUMAT


Traductori de cuplu cu mărci tensometrice

Acestea sunt cele mai utilizate tipuri de traductori industriali de cuplu. Variantaconstructivă de bază utilizează ca element sensibil o por ţiune de arbore calibrat, cu proprietăţimecanice omogene, tratat termic şi detensionat, element sensibil denumit cuplă torsiometrică.

Măsurarea turaţiei

Pentru măsurarea turaţiei se folosesc traductori ce convertesc turaţia într-un semnalelectric calibrat.

Traductor de turaţie cu reluctanţă variabilă

Elementul sensibil cu reluctanţă variabilă este compus dintr-un magnet permanent prelungit cu un miez de fier pe care este înf ăşurată o bobină, aflat la mică distanţă de periferiaunui disc din material feromagnetic. Discul are mai multe proeminenţe (dinţi) sau găuri(fante) şi este montat pe axul a cărui turaţie se determină (fig. 1.16).

Figura 1.16 Diferite moduri de realizare a elementului sensibil cu reluctanţă variabilă

Magnetul, miezul magnetic şi discul feromagnetic formează un circuit magnetic acărui reluctanţă variază în funcţie de poziţia discului faţă de miezul magnetic. La o rotaţie adiscului (cu o viteză astfel încât. derivata fluxului, să fie suficient de mare ca să poată fisesizată tensiunea electromotoare indusă) se obţine un număr de impulsuri egal cu numărul dedinţi (repere) de pe circumferinţa discului (fig. 1.17).

Figura 1.17 Forma tensiunii ut (t)

Traductoare de turaţie cu elemente fotoelectrice

Aceste traductoare folosesc elemente sensibile la turaţie, de tip fotoelectric caredetectează variaţiile unui flux luminos, dependente de viteza de rotaţie, folosind în acest scopun dispozitiv modulator acţionat de axul care se roteşte. Elemente sensibile fotoelectrice suntcelule fotoelectrice, fotodiode, fototranzistoare, fotorezistenţe.



REZUMAT


CAPITOLUL 2

SISTEME CU MICROCONTROLERE

2.1 CONSIDERAŢII GENERALEMicrocontrolerul (MCU) este un computer intr-un cip utilizat pentru controlul

dispozitivelor electronice. Microcontrolerul este un microprocesor mai ieftin si care conţinetot ce are nevoie in cip in comparatie cu un microprocesor de uz general de tipul celor utilizate la PC. Un microcontroler tipic conţine memorie, periferice si interfeţe intrare/ieşire

pe când un microprocesor necesită circuite adiţionale pentru aceste funcţii.

Microcontrolerele sunt utilizate in construcţia multor tipuri de echipamente electroniceconstituind majoritatea cipurilor cu procesor vândute. Peste 50% din microcontrolere sunt“simple” controlere, iar 20% sunt microcontrolere specializate procesoare de semnal digitale(DSP). Microcontrolerele sunt utilizate in construcţia majorităţii dispozitivelor electrice,maşini de spălat, cuptoare cu microunde, telefoane etc.

Microcontrolerele PIC

PIC este o familie de microcontrolere RISC fabricată de Microchip Technology,derivată din PIC1650 dezvoltat iniţial de Kennie Rennie's Microelectronics Division.

Figura 2.1 Microcontroler din familia PIC

Figura 2.2 Microcontrolere PIC cu memorie de program EPROM

Scrierea programelor pentru PIC

PIC-urile utilizează un set de instrucţiuni RISC, in număr de 35 instrucţiuni pentru PIC-urile“low-end” si aproximativ 70 de instrucţiuni pentru PIC-urile “high-end”. Setul de instrucţiuniinclude instrucţiuni ce permit efectuarea a diverse operaţii cu acumulatorul şi o constantă saucu acumulatorul şi o locaţie de memorie, instrucţiuni de execuţie conditionată programului şiinstrucţiuni de salt/salt la subrutine in altă zonă de program precum si instrucţiuni de reveniredin subrutine, instrucţiuni specifice hardware cum ar fi întreruperile sau instrucţiunile deschimbare a regimului normal in regim de economisire de energie “sleep”. Microchip ofer ă un

pachet software, mediu de dezvoltare gratis, numit MPLAB care include un software desimulare si un asamblor.



REZUMAT


Programarea PIC

Dispozitivele numite “programatoare” sunt in mod normal folosite pentru a transfera codul programului in microcontrolerul PIC. Majoritatea PIC-urilor aflate in producţie sunt prevăzutecu posibilitatea de ICSP (In Circuit Serial Programming) şi/sau LVP (Low Voltage

Programming), permiţând programarea microcontrolerului după ce acesta a fost montat incircuit. Programarea ICSP este efectuată folosind pinii RB6 si RB7 pentru ceas şi date, câttimp pinul Vpp/MCLR este conectat la o tensiune de 12V. Programarea LVP permiteeliminarea sursei suplimentare de tensiune de 12V dar necesită folosirea unui pin al PIC-ului.Există multe programatoare pentru microcontrolerele PIC, de la cele extrem de simple cefolosesc software-ul de comunicaţie pentru a implementa programarea, la cele complexe careverifică programul la diverse tensiuni de alimentare.

Multe din microcontrolerele “high-end” construite cu memorie Flash işi pot scriesingure memoria program. Sunt disponibile plăci “demo” care au programat din fabricaţie unmic software de programare, bootloader, care pot fi utilizate pentru a incărca programele de

aplicaţie prin interfete RS232 sau USB.Depanarea programelor

Mediul de dezvoltare MPLAB (disponibil gratis) conţine un emulator software pentruPIC-uri. Simularea funcţionării PIC-ului este limitată.

MLAB ICD2 (cu interfaţă RS232 si USB) ofer ă o soluţie ieftină (in jur de 150USD) pentrudepanarea in circuit. Un conector de programare/depanare (ICD2 are un conector RJ12 si estelivrat cu un cablu, utilizatorul putând să-şi construiască un cablu foarte simplu) este utilizat

pentru conectarea la circuitul electronic ce trebuie programat/depanat. Acest sistem simplu şiieftin de depanare permite stabilirea unor puncte de intrerupere in program.

Microchip produce si două module de emulare completă în circuit a microcontrolerului.Aceste module de emulare sunt MPLAB ICE2000 (cu interfaţă paralela si USB prinintermediul unui convertor) si noul MPLAB ICE4000 (interfaţă USB).

PIC-urile „wireless”.

Microcontrolerele rfPIC integrează puterea microcontrolerelor PIC cu comunicaţia in bandă UIF pentru aplicaţii RF de putere mică. Dsipozitivele rfPIC permit integrarea inaplicaţii cu spaţiu redus pentru modulul electronic facilitată de capsulă mică si puţinecomponente externe.

Microcontrolerele dsPIC (Digital Signal PIC)

Microcontrolerele dsPIC sunt cea mai nouă familie de controlere produsă deMicrochip incepând cu anul 2004. Acestea sunt proiectate ca PIC-uri cu posibilitatea

procesării semnalelor digitale. dsPIC-urile sunt primele microcontrolere produse deMicrochip ce au lungimea cuvântului de date de 16 biti. dsPIC-urile sunt proiectate pe bazaPIC-urilor existente cărora li s-au extins posibilităţile cu module specifice prelucr ăriisemnalelor digitale cum ar fi module MAC (multiply-accumulate), modul „barrel shifting” ce

permite deplasarea unui cuvant de date cu orice număr de biţi intr-o singur ă instrucţiune,inversarea biţilor, înmulţire 16x16 biţi etc.



REZUMAT


2.2 PRINCIPII DE PROIECTARE SI TEHNOLOGII UTILIZATE PENTRU REALIZAREAINTERFEŢEI ÎNTRE SISTEMELE CU MICROCONTROLERE SI TRADUCTORI SAUSENZORI

Tehnici de bază pentru prelucrare semnalelor de intrare/ieşire

Prelucrarea semnalului este cea mai importantă parte componentă a sistemului de achiziţie de

date. Prin prelucrare semnalele reale sunt convertite în semnal de tensiune unificat la intrareaconvertorul analog/digital. Mulţi senzori necesită o tehnologie specială de prelucrare asemnalului şi nici un instrument nu este capabil să furnizeze toate tipurile de semnale

prelucrate pentru toţi senzorii.

Contextul prelucrării semnalelor

Majoritatea semnalelor cer o anumită tratare înainte de a fi convertite în semnale digitale.Tipurile uzuale de prelucrare a semnalelor sunt:

- Amplificarea - când nivelul tensiunilor care se măsoar ă este foarte mic se foloseşteamplificarea pentru mărirea eficacităţii convertorului analog/digital.

- Atenuarea - atenuarea este opusul amplificării. Atenuarea este necesar ă pentruconvertirea domeniului de variaţie a tensiunii de intrare la domeniul de intrare acceptatde convertorul analog/digital.

- Izola ţ ia - semnalele de tensiune ce sunt situate în afara domeniului unui convertor analog/digital pot deteriora sistemul de măsurare şi r ăni operatorul. Din acest motiv,izolaţia este de obicei cerută împreună cu atenuarea pentru protejarea sistemului şiutilizatorul, de tensiunile periculoase şi vârfuri de tensiune.

- Multiplexarea - de obicei, convertorul este cea mai scumpă parte a unui sistem deachiziţie de date. Prin multiplexare se poate introduce secvenţial un număr de semnale

într-un singur convertor analog/digital astfel atingând un cost eficient de a extindenumărul de semnale achiziţionate de sistem.- Filtrarea - filtrarea este necesar ă pentru eliminarea componentelor de frecvenţă

nedorite ale unui semnal în primul rând pentru a preveni rezultatele nedorite şi pentrua reduce semnalele de zgomot.

- Excita ţ ia - mulţi senzori, cum ar fi RTD, mărcile tensometrice şi accelerometrele cer o putere suplimentar ă pentru a realiza măsur ătorile. Excitaţia este o tehnologie de prelucrare a semnalelor necesar ă pentru a furniza acea putere. Excitaţia poate fi osursă de tensiune sau de curent ce depinde de tipul senzorului.

- Linearizarea - unele tipuri de senzori produc semnale de tensiune care nu sunt într-orelaţie linear ă faţă de cantitatea fizică pe care o măsoar ă. Linearizarea, procesulinterpretării semnalului de la senzor ca o măsurare fizică poate fi realizată fie printr-o

prelucrare a semnalelor fie prin software.- Compensarea jonc ţ iunii reci - o altă tehnologie cerută la măsur ătorile de temperatur ă

este compensarea joncţiunii reci. De fiecare dată când un termocuplu este conectat laun sistem de achiziţie de date, temperatura conexiunii trebuie să fie cunoscută pentru acalcula adevărata temperatur ă la care măsoar ă termocuplul.

- E şantionarea simultană - când este necesar ă măsurarea a două sau mai multe semnaleîn acelaşi timp, se cere o eşantionare simultană. Sistemele de prelucrare a semnalelor

pot determina un cost mult mai mare pentru soluţia cu eşantionare simultană decâtcumpărarea unui convertor analog/digital pentru fiecare canal.



REZUMAT


Tehnologii de bază

Când e nevoie de sisteme de prelucrare a semnalelor pentru un sistem de achiziţie de date, ar trebui ales un sistem care profită de ultimele avantaje în măsur ările cu ajutorul computeruluişi automatizare. Pentru ca sistemul de prelucrarea semnalelor să exploateze toate aceste

avantaje, este nevoie să posede o serie de de tehnologii de bază. Aceste tehnologii asigur ă obţinerea de performanţe ridicate din partea sistemului de prelucrare a semnalelor, care seintegrează perfect cu restul sistemului la un preţ rezonabil.

Integrarea

Capacitatea unui sistem de prelucrare a sistemului de a se integra uşor cu restul sistemuluieste o cerinţă de bază. Sistemul trebuie să fie modular, acest lucru dând posibilitatea de aalege sistemul de prelucrare a semnalului cel mai adecvat. Este posibilă şi deţinerea unuisistem care să accepte tipuri diverse de semnal.

Calibrarea

Una dintre cele mai importante tehnologii pe care o poate deţine sistemul de prelucrare asemnalelor este posibilitatea de a fi calibrat uşor şi precis. Majoritatea dispozitivelor suntcalibrate la fabrică, dar precizia începe imediat să se modifice cu trecerea timpului sauschimbările de temperatur ă. Pentru a face cele mai precise măsur ători, este necesar ă ocalibrare periodică a întregului sistem de achiziţie de date.

Gradul de conectare

Deoarece conectarea sistemului iniţial cu sistemul de prelucrare a semnelelor poate fi un punct important, este foarte importantă alegerea unei platforme care să asigure opţiunile deconectare cerute. Un bun sistem de prelucrare a semnalelor ar trebui să ofere multe posibilităţide conectare inclusiv prize de termocuplu, treminale elicoidale şi conectori BNC.

Comutarea

În testările din ultimul timp, pentru a determina semnalele să urmeze un anumit traseu prinsistemul de măsurare se foloseşte o tehnologie ce ar putea să conducă la îmbunătăţirisemnificative în ceea ce priveşte timpul de testare. Echipamentul de testare este folosit într-un mod mai eficient la timpi de testare mai mici şi cu o intervenţie mai mică a utilizatorului.Selectarea unui sistem de prelucrare a semnalului care ofer ă această tehnologie poate avea unimpact uriaş asupra performanţelor de ansamblu ale sistemului de măsurare.

IzolareaO altă tehnologie important de luat în calcul este izolarea. Dacă sunt de măsurat semnale detensiune mare sau semnale supuse unui vârf de tensiune, este esenţial ca acele semnale să fieizolate de restul sistemului. O izolare improprie compormite siguranţa operatorului ca şiintegritatea sistemului de achiziţie de date.

Gradul de extindere

Orice sistem de prelucrare a semnalelor ar tebui să aibă un grad ridicat de extindere.Adăugându-i mai multe canale sau diferite tipuri de semnale sistemului, nu ar trebui să necesite o examinare generală a sistemului de achiziţie de date.



REZUMAT


Lăţimea benzii

În plus faţă de gradul de extindere, un sistem trebuie să aibă lăţimea benzii suficient de mareîncât să manevreze datele de tranzit de la un sistem de numărare a semnalelor înalte. Lăţimea

benzii trebuie de asemenea să fie destul de mare încât să permită viitoarea creştere a

numărului canalelor.Software

O mare parte din costurile totale ale sistemului de testare şi măsurare este acordată dezvoltăriiaplicaţiilor. Pentru a păstra preţul dezovoltării aplicaţiilor la minim trebuie folosit software-ulcare maximizează productivitatea. Sistemul de prelucrare a semnalului ar trebui să fie

proiectat în aşa fel încât să se integreze bine în aceste unelte software.

Configurare/Instalare

Ca o concluzie, indiferent de ce sistem de prelucrare a semnalelor se utilizează acesta ar trebui

să fie uşor de folosit. Nimeni nu îşi poate permite să piardă timp cu o instalare complicată. Unsistem de prelucrare a datelor ideal va lista partea de hardware, va raporta ce echipamentutilizează şi va furniza o interfaţă software pentru setarea tuturor sistemelor de prelucrare asemnalelor. Trebuie să poată fi configurate canalele cu ajutorul unui software şi să se poată seta numele canalelor.

Sisteme de prelucrare a semnalelor pentru sisteme de măsurare asistate de

computer

Sistemele de măsurare asistate de computer sunt folosite într-o gamă largă de aplicaţii.În laboratoare şi domeniul serviciilor aceste sisteme se comportă ca nişte unelte de măsurarecu largi aplicaţii potrivite pentru măsurarea semnalelor de tensiune.

Oricum, mulţi senzori şi traductoare cer sisteme de prelucrare a semnalelor înainte caun sistem de măsurare bazat pe computer să primească cu precizie un semnal. Sistemul de prelucrare a semnalului poate include funcţii de tipul amplificării de semnal, atenuare, filtrare,izolare electrică, prelevare simultană sau multiplexare. În plus, mulţi traductoare cer curenţisau tensiuni de excitaţie, extinderea benzii, linearizare sau amplificare mare petru o operare

precisă. În consecinţă, majoritatea sistemelor de măsurare bazate pe computer includ niştesisteme de prelucrare a semnalelor pentru branşarea sistemelor de achiziţie de date după cumse arată în figura 2.3.

Figura 2.3 Prelucrarea semnalului este o componentă importantă a unui sistem DAQ asistat decalculator



REZUMAT


CAPITOLUL 3

SISTEME INFORMATICE

3.1 CONSIDERAŢII GENERALEConducerea unei activități, indiferent de nivelul ierarhic pe care se află, implică

rezolvarea unor probleme tot mai complicate, într-un mediu înconjur ător, intern şi extern, totmai complex şi din acest motiv este absolut necesar ca gestionarea resurselor pe care le au ladispoziţie să fie f ăcută coordonat, în cadrul unui “SISTEM”, definit foarte simplu ca “o

grupare de elemente (oameni, echipamente, concepte etc.) legate intre ele pentru realizarea

unui scop comun”.În funcţionarea fiecărei organizaţii, definită ca “un sistem de canale prin care

produsele, serviciile, resursele şi informa ţ iile se vehiculeaz ă dintr-un punct în altul în interior sau în şi din mediul exterior ”, distingem, trei sisteme care acţionează strâns legate între ele şianume:

- sistemul de conducere sau decizional, reprezentat de ansamblul centrelor de deciziiunde se analizează informaţiile şi se elaborează deciziile;

- sistemul condus /de execuţie/operaţional, în care deciziile sînt transpuse în acţiuni;- sistemul informaţional, care asigur ă legătura în ambele sensuri între sistemul de

conducere şi cel condus, într-un sens transmiţându-se decizii privind activitatea operaţională aorganizaţiei respective şi în celălalt informaţii referitoare la desf ăşurarea proceselor.

Toate cele trei sisteme implică existenţa unei organizări, reflectată în schemaorganizatorică, în oamenii din această schemă, în obiective şi reguli bine definite după care

lucrează organizaţia. Relaţia dintre cele 3 sisteme este schematic prezentată în fig. 3.1.

Figura 3.1 Sisteme de conducere, sistem informational, sistem condusÎn cadrul sistemului informaţional există totdeauna un sistem de prelucrare, care poate

fi manual, mecanizat, automat sau combinat. Aici se realizează:- procesul de transformare al informaţiilor care intr ă în sistemul respectiv, într-o formă

accesibilă acestuia (această formă va fi denumită dată);- memorarea şi prelucrarea propriu-zisă a datelor;- retransformarea acestora în informaţii;- comunicarea lor la momentele şi punctele din sistemul informational unde sunt

necesare.Atunci când în sistemul de prelucrare a datelor predomină prelucrarea automată cu

echipamente electronice de calcul, pe baza unor programe specifice acestora, sistemul va fidenumit sistem informatic.



REZUMAT


Putem spune că sistemul informatic este “o grupare de oameni, echipamente – mai aleselectronice, programe şi proceduri manuale, reunite şi organizate pentru a memora, prelucra şitransmite date (informaţii), în vederea îndeplinirii anumitor obiective şi realizării unor

performanţe măsurabile prin criterii stabilite".

Funcţiile sistemului informaticPrincipalele funcţii ale sistemului informatic, indiferent de sistemul obiect, sunturmatoarele:

1. Func ţ ia de achizitie a datelor şi prelucrarea lor primar ă.2. Func ţ ia de supraveghere. Pe baza datelor achizitionate validate este necesar să se

urmareasca cum se desfasoar ă un anumit proces (semnalizări, măsuri).3. Func ţ ia de evident ă statistică a func ţ ionării instala ţ iilor .Evidenta statistică consta în prezentarea la monitor sau la imprimantă a unor

protocoale cuprinzând principalii parametrii de funcţionare ai unui proces cu menţionareatimpului când s-a produs evenimentul respectiv. Protocoalele pot fi scoase la anumiteintervale de timp şi ele ţin locul jurnalelor operative din camerele de comandă.

4. Func ţ ia de comand ă (telecomandă) urmareşte automatizarea în circuit deschis.5. Func ţ ia de reglare (telereglare), constă de obicei în modificarea mărimilor dereferinţă la regulatoarele automate.

Într-un sistem numeric direct de conducere, semnalul de reglare se transformă într-unsemnal de telecomandă automat. În acest caz, se acţioneaza direct asupra marimii de execuţie.

6. În anumite situaţii se poate vorbi despre func ţ ia de predic ţ ie şi optimizare a oricăruiregim de funcţionare, inclusiv conducerea adaptivă.

Pentru sistemele informatice există aşa numita funcţie de management informatic, care poate cuprinde şi asa numita funcţie de brokerage.

Tipuri de informaţii

1. Un prim tip de informaţii este constituit din mă suri (telemă suri), care pot fi, îngeneral, de doua categorii: măsuri principale, constituite din parametrii esenţiali funcţionăriiansamblului unui proces şi mărimi secundare, respectiv parametrii ce pot afecta printr-ofuncţionare necorespunzătoare funcţionarea ansamblului.

2. Semnaliz ările (telesemnaliz ările), constituie informaţii de tipul "tot sau nimic". Se pot evidenţia semnalizări corespunzatoare funcţionarii normale, semnalizări preventive princare se indică apropierea unui parametru de valoarea sa critică şi semnalizări de avarie, ceapar în momentul atingerii parametrului critic şi declanşării unei anumite protecţii.

3. Comenzi (telecomenzi). 4. Reglaje (telereglaje). Clasa de precizie a aparatelor de măsura se încadrează în domeniul c= 0.5...2 %,

valoarea inferioar ă c=0,5 caracterizând aparatele de măsura şi reglare, iar clasa c=2 fiind proprie semnalizărilor şi comenzilor.

Se cauta limitarea, pe cât posibil, a efectului perturbator al câmpului electromagneticextern. O problemă foarte importantă legată de aceasta o constituie intervalul de timp în caresunt baleiate aceste mărimi. Intervalul poate varia între 5 sec. şi 30 sec. în funcţie de

parametrul urmărit şi de rapiditatea cu care se poate modifica. Timpul de baleiere pentru parametrii esenţiali este de 5 sec. în acest interval de timp poate intra şi demarajul unor protecţii.

Volumul de informaţiiInforma

ţiile calitative (semnaliz

ări

şi comenzi)

şi informa

ţiile cantitative (m

ăsuri

şi

reglaje) formează tabele cu măsuri, semnalizări, comenzi, reglaje. În cazul informaţiilor ce vindin proces, tabelele trebuie să conţină instalaţia de la care provine informaţia, codul punctului



REZUMAT


de măsurare sau de semnalizare, semnificaţia parametrului respectiv şi domeniul sau devariaţie (după caz).

În cazul măsurilor, fiind vorba de măsuri ciclice, acestea sunt rebaleiate la anumiteintervale de timp pentru a se depune în semnalizările preventive. Telecomenzile necesită odetaliere concreta a mărimilor comandate la distanţă de cele comandate local. Aceste

informaţii pot fi permanente sau sporadice.Transmisia informaţiei

Transmisia informaţiei din locul în care apare şi până la echipamentul care o prelucrează necesită un emiţător, un canal de transmisie şi un receptor. Transmisia poate fi detip semiduplex, prin aceasta întelegându-se o transmisie bilaterala, dar cu ocuparea canaluluiîntr-un singur sens şi transmisie simultană.

Transmiterea informaţiei trebuie sa fie economică (ceea ce se traduce prin mesaje câtmai scurte şi cadenţa de transmitere a mesajelor cât mai mare) şi cât mai sigur ă.

Corelarea acestor deziderate poate fi realizată prin codificarea informaţiei. Aceastaînseamnă realizarea unei corespondenţe biunivoce între un semnal util şi un limbaj adecvat,limbaj obţinut pe baza consider ării tuturor cuvintelor ce se pot obţine prin combinarea

elementelor unei multimi finite. Cuvintele pot fi de lungimi diferite.Lungimea unui cuvânt este dată de numarul de simboluri utilizate pentru codificarea

mesajului respectiv.Problema care se pune la transmiterea mesajelor codificate este aceea de a se detecta

dacă un mesaj este eronat şi dacă poate fi, eventual, corectat. Pentru a putea detecta, corectaun cod, este necesar un cod redundant. Se defineşte distanţa între două cuvinte cod ca fiindnumărul de poziţii în care cele două cuvinte sunt diferite.

Pentru a detecta un numar de "e" erori într-un cuvânt de cod este necesar ca d e+1,iar pentru a-l corecta, trebuie ca d 2e+1.

Utilizarea unor coduri detectoare şi corectoare de erori implică un cost ridicat alechipamentului de transmitere a informaţiei.

Stabilirea arhitecturii sistemului informatic în funcţie de tehnologia de realizare

Rolul analistului de sistem este acela de a da o structura hardware şi software asistemului informatic tehnologic, far ă a implica un tip concret de echipament. Pentrustabilirea unei arhitecturi (d.p.d.v. hardware) sunt recomandate următoarele criterii de alegerea unei structuri:

1. aderen ţ a la standarde: creeaza o serie de facilităţi ulterioare, inclusiv o eventuală dezvoltare.

2. capacitatea de a suporta o anumit ă performan ţă între intrare şi ie şire, ceea ce setraduce prin capacitatea de a procesa o anumită informaţie, după un anumit algoritm existentsau modificabil în timp.

3. permanen ţ a sau posibilitatea de a avea aceeasi configuraţie, nu neaparat aceleaşiechipamente.

4. aderen ţ a la o anumită familie de echipamente. Aceasta aderenţa înseamnă portabilitate software, adică portabilitate de "sus în jos" în cadrul arhitecturii de pe nivelulierarhic superior către elementele componente şi portabilitate de "jos în sus" în cadrulfamiliei, menţinerea echipamentelor în actualitate şi posibilitatea de dezvoltare a acesteiarhitecturi. Structurile arhitecturale adecvate sunt structurile ierarhice descentralizate.



REZUMAT


3.2 ARHITECTURA APLICAŢIILOR INFORMATICE MULTITIER, CONCEPTUL„MECHATRONIC TIER”

Arhitectura aplicaţiilor informatice multitier

Aplicaţiile „multitier” sunt utilizate în implementarea sistemelor informatice ce permit

accesul simultan al mai multor utilizatori la sistem iar datele sunt separate de programele de prelucrare; un exemplu tipic sunt aplicatiile WEB.Cerinţele impuse de integrarea utilajelor hidraulice în sistemele informatice justifică

abordarea sistemelor informatice destinate acţionarilor hidraulice de precizie folosindarhitectura multitier. Astfel este permis accesul la acţionarea hidraulică a mai multor utilizatori simultan în scopul monitorizării sau/si controlului utilajului ce include acţionareahidraulică; ex. în cazul unei acţionari hidraulice de precizie utilizată în cadrul unui proces defabricaţie este necesar ă monitorizarea acţionării de catre sistemul informatic de urmărire afabricaţiei în scopul asigur ării calitaţii producţiei, controlul acţionării hidraulice de cătresistemul informatic de comandă al utilajului ce o include, monitorizarea acţionarii hidraulicede către sistemul informatic de gestiune a consumului energetic etc.

O alta premisă a cercetării sistemelor informatice destinate acţionarilor hidraulice de precizie este integrarea acestora în ansambluri mecatronice ca elemente de execuţie. Astfeleste necesara studierea integrarii cât mai simple a axelor hidraulice, ce con ţin elementemecanice, hidraulice, senzori, traductoare si electronică, cu sistemul informatic alansamblului mecatronic. Din alt punct de vedere o axă hidraulică este la rândul ei unansamblu mecatronic ce integrează elemente de mecanică, hidraulice, senzori, traductoare,electronică si software; arhitectura multitier utilizată pentru dezvoltarea software-ului conferaaxei hidraulice noi funcţionalităti în sensul accesului simultan al mai multor utilizatori, înscopul integr ării unei baze de date la nivelul ansamblului mecatronic, în scopul integr ăriifacile a axei hidraulice în sistemul informatic ierarhic superior prin dotarea acesteia cufuncţionalităti specifice unui server de baze de date si comunicare folosind tehnologiiclient/server standard de acces la distanţă cum ar fi DCOM (Distribuited Component ObjectModel – tehnologie ce stabileşte o cale standard de comunicaţie între modulul de programclient si modulul de program server printr-o interfaţă specifică) şi SOAP (Simple ObjectAcces Protocol – protocol bazat pe XML ce permite programelor să schimbe date prin HTTP

– web service).În continuare se vor descrie principiile de proiectare, realizare şi întreţinere a

aplicaţiilor multitier.Cuvântul englezesc „tier” se traduce prin rând, şir, raft, strat (suprapus) şi în principiu

are aceeaşi semnificaţie ca şi cuvântul englezesc „layer” ceea ce poate crea confuzie întredesignul multitier şi designul multilayer; arhitectura sistemelor multitier se refera la un

mecanism de structurare fizic al modulelor de program (locul unde aceste programe rulează)în timp ce arhitectura multilayer se refer ă la un mecanism de structurare logic al modulelor de program care evidenţiază relaţiile funcţionale.

O aplicaţie multitier este divizată pe mai multe straturi (nivele) cum este figurat în fig. 3.2.Aceste straturi au legatur ă numai cu stratul imediat inferior. Astfel straturile şi interfeţele lor trebuie proiectate având în vedere că diferitele straturi ale aplicaţiei pot rula pe diverse

platforme software într-un mediu de lucru distribuit.În mod normal aplicaţiile multitier au trei sau mai multe straturi. Aplicaţiile

client/server sunt un exemplu tipic de aplicaţie multitier pe două straturi. Proiectarea uneiaplicaţii pe mai multe straturi este denumită ca fiind o aplicaţie „n-tier” care este sinonim cuaplicaţie multitier. Când determinăm arhitectura generala a unei aplicaţii în primul rând

trebuie să evaluam problema ce trebuie rezolvată prin definirea modulelor de program şi ainteracţiunilor între ele.



REZUMAT


Figura 3.4 Organizarea unei aplicaţii multitier

Majoritatea arhitecturilor de aplicaţii multitier sunt de tipul „3-tier” sau „4-tier”respectiv un strat pentru GUI (Grafic User Interface – interfata grafica cu utilizatorul), stratulce implementează funcţionalitatea aplicaţiei – application logic, stratul ce permite accesul ladate si stocarea acestora.

Avantajele aplicatiilor multitier sunt:- implementarea unei aplicatii multitier clarifica problema ce trebuie rezolvata

de aplicatie prin divizarea acesteia in module de program dispuse in straturi separate inca dinfaza de proiectare

- implementarea aplicatiilor multitier permite dezvoltarea software-ului in paralel de catre echipe ce lucreaza simultan dar independent la module de program aflate pestraturi diferite; intefetele intre straturi trebuiesc definite in prealabil

- parti de software pot fi usor inlocuite complet, de exemplu o aplicatie ceutilizeaza stocarea datelor sub forma de text poate trecuta la stocarea datelor in baza de daterelationala numai prin inlocuirea stratului de acces la date, sau o aplicatie care necesita o

inlocuire a intefetei grafice utilizator (GUI) clasica, bazata pe ferestre, cu o interfata WEB poate fi modificata inlocuind stratul GUI al acesteia- efortul de intretinere a aplicatiei poate fi efectuat intr-un singur strat fara a

afecta celelalte straturi ale aplicatiei.Dezavantajele aplicatiilor multitier:- este necesara o definire clara a aplicatiei inca din faza de proiectare a acesteia;

daca sunt lasate nedefinite interfetele intre straturi se poate induce confuzie intre echipeleindependente ce conlucreaza la realizarea aplicatiei care sunt nevoite sa-si modifice modulelede program dezvoltate la fiecare schimbare a interfetei intre starturi

- limitarea dezvoltarii ulterioare a aplicatiei deoarece daca se fac modificari lainterfetele intre straturi aceste se propaga in modulele de program

- riscul ca intefata intre starturi sa se complice inutil daca proiectul nu estegestionat corespunzator - in unele cazuri poate fi necesara comunicarea intre starturi indepartate ceea ce

necesita scrierea de „wrappere” (scurtcircuite) ce pot fi destul de complicat de implementat.In cel mai rau caz pot aparea pierderi semnificative de performanta.

In concluzie aplicatiile multitier prezinta caracteristici ce le fac atractive dinurmatoarele puncte de vedere:

- reutilizarea codului; starturile aplicatiei pot fi inlocuite fara modificari si deasemenea straturile deja dezvoltate pot fi utilizate in implementarea unor noi aplicatii

- proiectare flexibila; deaoarece programul scris pentru un strat depinde numaide interfata cu stratul anterior; proiectul intern al unui strat poate fi schimbat fara a afecta

celelalte starturi ale aplicatiei



REZUMAT


- scalabilitatea; este foarte usor de a modifica aplicatia multitier in sensul de asuporta accesul simultan al mai multor utilizatori si de a rula pe mai multe calculatoare;

proiectarea corespunzatoare a interfetelor intre straturi permite adaptarea aplicatiei lacresterea incarcarii (mai multi utilizatori, mai multe date etc).

Conceptul Mechatronic tierAbordarea aplicatiilor informatice ample care utilizeaza module mecatronice, din

punct de vedere a reutilizarii codului, flexibilitatii si scalabilitatii este optima daca estefolosita arhitectura multitier avand un strat specializat pentru interfatarea cu modulelemecatronice. In fig. 3.5 este prezentata arhitectura unei aplicatii multitier, multiuser, cu o bazade date si interfata WEB care foloseste stratul mecatronic (mechatronic tier). Conceptul„mechatronic tier” este original fiind introdus de doctorand pe baza experientei dobandite indomeniu.

Figura 3.5 Aplicatie multitier ce include „mechatronic tier”

Stratul client „Client tier” contine masinile (calculatoarele) clientilor care acceseaza, inscopul monitorizarii si/sau controlului, echipamentele mecatronice. Stratul sistemulinformational al organizatiei „EIS tier” ( Enterprise Information System) contine masina saumasinile pe care ruleaza sistemul de gestiune al bazelor de date si modulele de program careimplementeaza functionalitatea necesara EIS (autentificarea clientilor, prelucrarile avansateale datelor de proces etc).

Stratul de interfata cu modulele mecatronice ( Mechatronic tier ) contine serverele decomunicatie utilizate pentru a transmite si receptiona date, parametrii in si dinspre modulelemecatronice, precum si serverul de conectare la baza de date de pe stratul superior ( EIS tier ).Functie de cerintele particulare ale aplicatiilor, referitoare la viteza de procesare, este utilizatao masina pe care ruleaza ambele servere sau, in cazul necesitatii unui flux mare de informatiela serverul de comunicatie cu modulele mecatronice sau/si la serverul de conectare la baza dedate, se utilizeaza doua masini, una pe care ruleaza serverul de comunicatie, iar pe cealaltamasina ruleaza serverul de conectare cu baza de date.

Stratul „mecatronic tier” ofera noi valente sistemelor informatice deoarece integreazanatural modulele mecatronice in sistemul informatic permitand folosirea metodelor siconceptelor standard utilizate pentru dezvoltarea aplicatiilor informatice care presupun

echipamente mecatronice - un exemplu tipic sunt aplicatiile informatice de urmarire afabricatiei.



REZUMAT


CAPITOLUL 4

INSTALAŢIA EXPERIMENTALĂ REALIZATĂ DE AUTOR

4.1 DESCRIEREÎn scopul efectuarii de cercetari experimentale asupra sistemului informatic de

comandă si control a unei axe hidraulice liniare a fost realizat un stand informatizat compusdintr-o axa hidraulica liniara controlata de un regulator automat integrat intr-un sisteminformatic.

Regulatoarele automate sunt elemente care se ataşează sistemului fizic şi care au rolulde a modifica r ăspunsul dinamic al acestuia în conformitate cu performanţele impuse în faza

de proiectare. Pentru compensarea r ăspunsului dinamic al unui sistem dat se pot utilizanumeroase soluţii/variante de regulatoare. Totuşi, în practica reglării automate s-au selectat unnumăr restrâns de regulatoare numite regulatoare tipizate; din această categorie fac parteregulatoarele P (propor ţional), PI (propor ţional - integrator) şi PID (propor ţional – integrator -derivator).

În ansamblul format de sistemul fizic şi regulatoare, sistemul fizic este partea fixată (care nu poate fi modificată) iar regulatoarele sunt partea asupra căreia se efectuează operaţiile de optimizare şi acordare pentru compensarea r ăspunsului sistemului. În cazul defaţă a fost utilizat un algoritm de reglare de tip PI cu parametrii P (amplificare propor ţională)şi I (constanta de timp a integratorului) ce pot fi modificaţi, în scopul acordării şi optimizăriicomportării în regim static si dinamic, cu ajutorul aplicaţiei de testare ce rulează la nivelul

sistemului informatic în care este integrat standul.

Schema bloc funcţională

In fig. 4.1 este prezentata schema bloc funcţională a standului pe care s-au efectuat probele experimentale, iar în fig. 4.2 o serie de fotografii ale standului şi ale principalelor componente.

Cilindrul hidraulic este acţionat de o servovalva electrohidraulică de debit alimentată de o statie hidraulică capabilă să asigure o presiune cu valoarea de 150 bar la un debit cuvaloarea de 60 litri/min ceea ce permite obţinerea unei viteze maxime având valoarea de 0,66m/s şi o for ţă maximă a cărei valoare este de 1100 daN la nivelul tijei cilidrului hidraulic.Poziţia tijei cilindrului, ce are o cursă maximă cu valoarea de 200 mm, este monitorizată cu

ajutorul unui traductor de poziţie de tip LVDT având domeniul de masur ă cu valoarea de 200mm. Valoarea for ţei la nivelul tijei cilindrului este monitorizată cu ajutorul unui traductor defor ţă cu mărci tensometrice şi electronică integrată cu un domeniu de masur ă -5000daN...5000daN extensie/compresie.

Semnalele de comandă pentru axa hidraulică liniar ă sunt generate cu ajutorul unuigenerator digital de semnal de tipul WW5061 – TABOR ELECTRONICS şi permit evaluarea

performanţelor de regim static si dinamic ale axei hidraulice.Sistemul informatic pe care rulează aplicaţia de testare constă într-un calculator PC ce

rulează un sistem de operare Windows XP Professional şi are instalată platforma dedezvoltare a aplicaţiilor software RAD Borland Delphi 7, ediţia entreprise, bazată pe limbajulPASCAL.



REZUMAT


Figura 4.1 Schema bloc funcţională

Figura 4.2 Instalaţia experimentală



REZUMAT


4.2 STRUCTURA SISTEMULUI INFORMATICStructura sistemului informatic implementat la nivelul instalaţiei experimentale este

prezentată în fig. 4.3. Programul de aplicaţie este de tipul client/server structurat pe treistraturi Client tier – stratul aplicatiilor client, EIS(Entreprise Information System) tier – stratulunde rulează baza de date şi Mechatronic tier – stratul de interfaţă cu modulele mecatronice.

Comunicaţia între straturi este asigurată de componenta DCOM services care implementează un protocol de comunicaţie standard între un client si un server localizate fie pe acelaşicalculator, fie într-o reţea locala INTRANET, fie în reţeaua globală INTERNET. Într-unscenariu tipic pentru o aplicaţie de urmarire a fabricaţiei Mechatronic tier poate rula pe uncalculator ce comunica local prin intermediul unei legături seriale (RS232, RS485) cu utilajulde producţie, EIS (Entreprise Information System) tier este un sever de date în reţeauaINTRANET a întreprinderii, iar Client tier sunt calculatoare personale conectate fie in reţeauaINTRANET fie calculatoare externe înterprinderii conectate la INTERNET în cazul în carereţeaua locala INTRANET este conectată la reteaua globală INTERNET. În cazul instalaţieiexperimentale dezvoltată de autor toate cele trei straturi ale programului de aplicaţie rulează

pe acelaşi calculator interconectat cu servocontrolerul digital al axei hidraulice liniare printr-o

linie seriala RS232.

Figura 4.3 Structura sistemului informatic



REZUMAT


Severul DCOM dezvoltat de autor, care rulează pe calculatorul PC la care esteconectat servocontrolerul digital, este prevazut cu o interfaţă grafică, figura 4.4. Acest server include „mechatronic tier ” si „ DCOM services” conform structurii sistemului informatic

prezentate în capitolul 3.

Figura 4.4 Interfata grafica a serverului DCOMPrin intermediul acestei interfeţe grafice se pot monitoriza marimile de proces

specifice axei hidraulice poziţia tijei, viteza tijei, for ţa la nivelul tijei cilindrului, curentul decomandă al servovalvei, poziţia prescrisă a tijei, viteza de comunicaţie pe linia seriala etc. Deasemenea prin intermediul acestui panou se pot modifica parametrii de acordare ai buclei dereglare a poziţiei tijei cilindrului hidraulic, amplificarea proportională şi amplificareaintegrală, precum si valoarea amplitudinii ditherului suprapus peste curentul de comandă alservovalvei. Prin acţionarea butonului „Salveaza setarile” se înscriu parametrii stabiliţi înmemoria nevolatilă a microcontrolerului, memorie de tip EEPROM, parametrizându-se astfelservocontrolerul digital. În concluzie acest panou permite monitorizarea si parametrizarea servocontrolerului digital.

Serverul DCOM este dezvoltat, folosind mediul de dezvoltare DELPHI bazat pelimbajul PASCAL, ca o componentă ActiveX – server DCOM cu intefaţă grafică – fiindînregistrată în Windows sub clasa cu numele TServo_LVDT . Funcţionaliatea serverului esteasigurată de un fir de execuţie TFir (thread) şi de o componentă Tcomm ce gestionează prinevenimente comunicaţia serială cu servocontrolerul pe linia RS-232.

S-au utilizat două timere unul apelat la fiecare 20ms, intervalul de comunicaţie pe liniaserială, ce permite utilizatorului (clientul ce foloseşte componenta ActiveX) execuţia uneiacţiuni sincron cu citirea servocontrolerului prin intermediul activării evenimentuluiOnAquire precum şi un timer ce actualizează mărimile de proces afişate pe panoulcomponentei (fig. 4.4) şi activează evenimentul OnMonitor ale cărui acţiuni sunt stabilite de

client.



REZUMAT


Datele transmise de servocontroler prin intermediul magistralei seriale sunt de forma

sprintf(tx,"%4x#%4x#%4x#%4x#%4x#\xd\xa\0",lvdt,vit,an_1,an_2,pwm)

adică primele patru caractere hexazecimale reprezintă valoarea traductorului de poziţie,

următoarele patru caractere viteza tijei cilindrului, urmatoarele patru valoarea tensiunii prezentă pe intrarea analogică 1 a servolcontrolerului digital, următorul grup de patru valoareatensiunii pe intrarea analogică 2 (for ţa), iar ultimele patru caractere reprezintă valoarea în

baza 16 a curentului de comandă al servovalvei electrohidraulice; mesajul se încheie cucaracterele ASCII CR (carrige return cod hexa 0D) și LF (line feed cod hexa 0A). Acţiunile

procedure TServo_LVDT.UARTRxFlag(Sender: TObject); sunt apelate la apariţiaterminatorului de mesaj CR pe comunicaţia serială; astfel această procedur ă interpretează datele primite de la servocontroler şi pregăteşte mesajul ce va fi transmis de catre aplicaţiespre servocontroler în cazul în care utilizator doreşte modificarea amplificării propor ţionalesau a amplificării integrale a erorii, a ditherului şi, în cazul în care se doreşte comanda în

buclă deschisă (semnalat prin setarea amplificării propor ţionale la valoarea zero), comanda

directă a curentului în servovalvă.

În figura 4.5 se poate vedea panoul operator al aplicaţiei de testare utilizata pentruachiziţia datelor experimentale, respectiv „client tier”.

Figura 4.5 Panoul aplicaţiei de testare



REZUMAT


Aplicatia de testare permite achizitia datelor experimentale specifice axei hidraulice,respectiv valorile de timp, de pozitie prescrisa a tijei, de viteza a tijei si eroarea de pozitionarea tijei cilindrului hidraulic si memorarea acestor date intr-un tabel dintr-o baza de date de tipMS Acces. Aplicatia realizeaza si o vizualizare instantenee si sub forma de grafic in timp adatelor experimentale.

Aplicaţia de testare foloseşte componenta ActiveX TServoLVDT, prezentată anterior,în scopul monitorizării şi parametrizării servocontrolerului digital. Pentru actualizarea bazeide date, a graficelor şi controalelor prezente pe panoul aplicaţiei de testare, figura 4.5, sefoloseşte evenimentul OnMonitor al controlului ActiveX .

Sunt apelate proprietăţile obiectului sv, care este instanţierea componenta ActiveX TServoLVDT, detaliile de implementare fiind ascunse şi inaccesibile clientului (încapsulate)fiind astfel uşurat semnificativ procesul de dezvoltarea a aplicaţiei de testare.

Crearea unui tabel în baza de date este activată de acţionarea butonului Salveaz ă.

4.3 SERVOCONTROLERUL DIGITALStructura hardware

În fig. 4.6 este prezentată schema bloc funcţională a servocontrolerului digital.Servocontrolerul implementează o buclă de reglare a poziţiei conform unui algoritm dereglare PI (proportional-integral), alimentează senzorul de poziţie de tip LVDT, amplifică semnalul furnizat de acesta, asigur ă comanda în curent a servovalvei electrohidraulice şicomunicaţia pe o linie serială de tip RS232 sau RS485. Alimentarea servocontrolerului digitaleste asigurată de o sursa de tensiune continuă nestabilizată cu valoarea între 6 şi 36V capabilă de a furniza un curent cu valoarea de 50mA.

Figura 4.6 Schema bloc funcţională a servocontrolerului digitalDin punct de vedere hardware modulul servocontroler este alcătuit dintr-un modul de

tip amplificator de măsur ă LVDT, fig. 4.14, proiectat şi realizat de autor în cadrul programului naţional de cercetare-dezvoltare CEEX M1 – INFOSOC, proiectul “Cercet ări

privind elaborarea unor tehnologii mecatronice integrate pentru mă sur ători complexe de

parametrii ai proceselor de produc ţ ie, destinate utilajelor hidropneumatice” şi un circuit decomandă a servovalvei electrohidraulice, fig. 4.9, rezultând modulul servocontroler fig. 4.7.



REZUMAT


Figura 4.7 Modulul servocontroler digitalSursa de tensiune stabilizată având valoarea de 5Vcc este realizată cu ajutorul

circuitului integrat LM2574, vezi schema electrică din fig. 4.14. Circuitul LM2574 împreună cu inductanţa L1, dioda D2 şi capacitoarele C3, C4 formează o sursă de alimentare încomutaţie stabilizată de tip „buck-convertor” respectiv un convertor în comutaţie cu transfer direct ce funcţionează la o frecvenţă de comutare generată de un oscilator intern avândvaloarea de 52kHz, fiind capabil a asigura la ieşire o tensiune cu valoarea de 5V în condi ţiileunui curent de sarcină care are o valoare mai mică de 500mA. Circuitul LM2574 este

prevăzut cu protecţie termică şi cu limitare de curent ceea ce, împreună cu protecţia lascurtcircuit de pe intrare (siguranţa resetabilă F1) şi protecţia la supratensiune (dioda Zenner D1), asigur ă o funcţionare sigur ă în cazul alimentării modulului de la o sursă de tensiune

având valoarea de +12V sau +24V prezentă în dulapurile de automatizări industriale.Microcontrolerul, figura 4.8, este un dispozitiv produs de firma Microchip, de tipulPIC16F88, 18-Pin Enhanced Flash MCU cu tehnologia nanoWatt. Acest tip de microcontroler de 8 biţi de uz general permite implementarea functionalităţii servocontrolerului digital

prezentat anterior.

Figura 4.8 Schema bloc a microcontrolerului PIC16F88



REZUMAT


Conversia unei valoari numerice, valoarea curentului ce se aplică bobinelor servovalvei electrohidraulice, este realizată prin intermediul modulului de Captur ă /Comparare / PWM (CCP1) din microcontroler şi printr-un circuit extern realizat cu unamplificator operaţional dual, fig. 4.9. Modulul CCP1 este utilizat în modul PWM (PulseWidth Modulation). Semnalul PWM, prezent pe pinul CCP1, este convertit într-o valoare de

tensiune analogică (propor ţională cu valoarea numerică), cu ajutorul unui filtru RC de tipultrece-jos low-pass (fig. 4.9 - R3, C1). Semnal analogic de tensiune este aplicat la intrarea unuicircuit de conversie tensiune / curent, un circuit clasic în punte, care aplica bobinelor servovalvei un curent a cărui valoare este propor ţională cu valoarea numerică. Folosireaconfiguraţiei în punte pentru comanda servovalvei elimină necesitatea prezenţei unei tensiunide alimentare negativa; valoarea tensiunii la bornele servovalvei variază astfel în domeniul -5V....+5V folosind o singur ă sursă de alimentare de +5V.

Figura 4.9 Circuitul de comandă al servovalvei electrohidrauliceModulul PWM din microcontroler, figura 4.9, permite obţinerea la pinul CCP1 a unui

semnal digital de frecvenţă fixa având factorul de umplere (durata semnal „1” logic / perioadasemnalului) propor ţional cu valoarea semnalului de comandă a servovalvei având o rezoluţiede 10 biti respectiv 1024 valori distincte ale factorului de umplere.

Fig. 4.10 Schema bloc a modulului PWM Fig. 4.11 Semnalul PWM pe pinul CCP1



REZUMAT


În scopul reducerii histerezisului caracteristicii statice curent/debit este necesar ă suprapunerea peste semnalul de comanda al servovalvei a unui semnal „dither” (dith) cuamplitudinea reglabilă (maxim 5% din valoarea curentului nominal de comandă alservovalvei) şi o frecvenţă fixă având valoarea de 400Hz; aceste valori sunt specificate de

producatorul servovalvei.

Structura softwareSoftware-ul ce implementează funcţionalitatea servocontrolerului digital este dezvoltat

folosind limbajul de programare C. Compilatorul folosit este PICC al firmei HI-TECH

Software; acest ANSI C compiler este integrat în mediul de dezvoltare al aplica ţiilor MPLAB

IDE al firmei MicroChip, producătorul microcontrolerului PIC16F88 în jurul căruia esteconstruit servocontrolerul.

Comunicaţia pe linie serială a fost implementată folosind modulul AUSART inclus înmicrocontroler; parametrii comunicaţiei seriale asincrone sunt viteza de 56000baud , lungimeacuvântului de date 8biti, f ăr ă control de paritate şi f ăr ă control al transmisiei hardware sausoftware.

Aritmetica folosită pentru realizarea calculelor a utilizat numere întregi cu lungimea de

16 biţi şi semn în domeniul -32768 .... 32767; pentru asigurarea unei precizii cât mai mari acalculelor a fost necesar ă scalarea mărimilor fizice prelucrate de servocontroler asfel:

- Factorul de amplificare proportională propo 0....5000- Factorul de amplificare integrală integral 0....100- Programul de poziţie pr 0....9999- Pozitia tijei cilindrului lvdt -999....10999- Viteza tijei cilindrului v=lvdt-lvdta, este calculată la fiecare 20mS ca medie

alunecătoare a ultimelor trei eşantioane v = (v40ms+v20ms+v0ms )/3 - Eroarea de poziţie err=pr-lvdt - Componenta propor ţională a comenzii cmdp=propo*err - Componenta integrală a comenzii cmdi=integral*Suma(err) - Comanda servovalvei pwm=(cmdp+cmdi)/2000+500 0....999Corespondenţa acestor mărimi de calcul interne şi mărimile fizice reale este dată de

următoarele formule:- Poziţia prescrisă a tijei cilindrului pr/50 [mm]- Poziţia reală a tijei cilindrului lvdt/50 [mm]- Viteza tijei cilindrului v [mm/s]- Curentul de comandă al servovalvei pwm/10 [%] raportat la curentul

nominalProgramul implementat la nivelul servocontrolerului digital conţine o secvenţă de

iniţializare a modulelor hardware integrate în microcontroler cum sunt întreruperile hardware,

ceasul, watchdog timerul, intr ările digtale şi analogice, convertorul analog-digital cuaproximaţii succesive având rezoluţia de 10 biţi, modulul PWM, modulul de comunicaţieasincronă UART; sunt citite valorile de calibrare memorate în memoria de date nevolatilă EEPROM şi sunt iniţializate bufferele de comunicaţie, semafoarele şi variabilele de stare.

Programul continuă cu o buclă infinită ce execută citirea intr ărilor analogice şi asenzorului LVDT, filtrarea şi limitarea acestora, calculul vitezei urmată de calculul comenziiservovalvei conform algoritmului de reglarea de tip propor ţional-integral; în continuare esteevitată saturarea componentei integrale, calculată numeric conform metodei dretunghiurilor.

În continuare sunt împachetate datele, ce vor fi transmise calculatorului PC, conform protocolului descris în subcapitolul anterior, și sunt intrerpretate şi executate comenzile

primite pe interfaţa serială.



REZUMAT


La un interval de 0,25 secunde este comutată starea unui indicator de tip LED,indicator folosit pentru semnalizarea funcţionării corecte a servocontrolerului, precum şi estecitită starea jumperelor utilizate pentru calibrarea senzorului de poziţie al tijei cilindruluihidraulic de tip LVDT; procesul de calibrare constă în poziţionarea senzorului în poziţia dezero, scurtcircuitarea jumperului de zero urmată de poziţionarea tijei senzorului LVDT în

poziţia de maxim şi scurtcircuitarea jumperului de cap de scar ă.Programul este dezvoltat folosind tehnica de programare „interrupt driven”. În rutina

de întrerupere sunt tratate întreruperile generate de timerul TMR0 la intervale de 50µs,înteruperile generate de modulul de comunicaţie UART în momentul când bufferul de emisieeste gol şi de asemenea întreruperea care semnalizează prezenţa unui caracter în bufferul derecepţie.

Amplificatorul de măsură pentru senzorul LVDT

Folosirea amplificatoarelor de masur ă analogice pentru interfaţarea senzorilor cusistemele cu microcontrolere presupune un efort de proiectare hardware semnificativ, atât în

ceea ce priveşte proiectarea păr ţii analogice a schemei electrice, cât şi în ceea ce priveştesursele de alimentare utilizate deoarece sistemele cu microcontrolere au nevoie de o singurasursa de alimentare stabilizata, tipic 5Vcc, în timp ce amplificatorul de măsur ă analogicnecesită două surse de alimentare stabilizate avand valori tipice de ±15Vcc; de asemeneareglajele de calibrare ale senzorului sunt analogice fiind destul de dificil de realizat o adaptarecare sa permită calibrarea senzorului sub controlul programul de aplicaţie ce ruleaza pesistemul cu microcontroler.

Amplificatorul de masur ă original dezvoltat de autorul tezei înlatur ă dezavantajele prezentate anterior prin alimentarea senzorului folosind ieşiri digitale standard alemicrontrolerului care, prin programul ce ruleaza pe microcontroler, generează o secvenţă

simplă de semnale dreptunghiulare cu nivel TTL prin care se asigur ă alimentarea senzorului.Circuitele analogice necesare implementarii sunt blocuri analogice standard incluse înmajoritatea microcontrolerelor de uz general existente pe piată şi anume un amplificator detensiune de uz general, un circuit de eşantioanare/memorare şi un circuit de conversieanalog/digital. Acestea sunt alimentate din tensiunea de alimentare a microcontroleruluinefiind necesare surse de alimentare stabilizata suplimentare. Calibrarea senzorului se poateefectua sub controlul programului ce ruleaza pe microcontroler deoarece prelucrareasemnalului util furnizat de senzor este realizata in microcontroler, acesta fiind convertit invalori numerice.

Amplificatorul de masura destinat senzorilor de tip LVDT si RVDT rezolva

dezavantajele solutiei analogice clasice prezentate anterior prin implementarea functionalitatiiamplificatorului de masura cu ajutorul unui microcontroler de uz general ceea ce a necesitat osolutii originale de alimentare senzorului si de masurare a semnalului util furnizat de senzor.

Alimentarea senzorului este realizată cu doua semnale dreptunghiulare (Ex+, Ex-), cufactor de umplere ½, defazate cu 1800 si având nivelele de tensiune 0V si 5V. Folosireaaceastei scheme permite alimentarea amplificatorului de măsur ă dintr-o singura sursă dealimentare stabilizată avand valoarea de 5Vcc, precum si dublarea valorii semnalului de ieşireal senzorului (IN), deoarece senzorul este alimentat cu un semnal dreptunghiular avândnivelele de tensiune de -5V si +5V. Semnalele de alimentare sunt generate de unmicrocontroler ce asigur ă obţinerea unei rezoluţii excelente în timp a formelor de unda; ex.

senzorul TIC100 (fabricat de IAUC, Bucureşti) necesită o frecvenţă de alimentare cu valoareade 5kHz, perioada de 200µs, în timp ce un microcontroler de uz general de tipul PIC16F88



REZUMAT


(fabricat de MicroChip) permite o rezoluţie în timp de 200ns (timpul de execuţie al uneiinstrucţiuni folosind un ceas de 20MHz).

Figura 4.12 Circuitul de intrare şi de excitaţie Figura 4.13 Formele de undă

Figura 4.14 Schema electrică a amplificatorului de măsur ă



REZUMAT


4.4 SIMULAREA NUMERICĂ ÎN REGIM DINAMIC A AXEI HIDRAULICE

Funcţiile de transfer ale elementelor de execuţie (servovalva si cilindru hidraulic) şiale regulatorului automat (implementat în servocontroler) sunt:

- Servovalva 1/(1+0.01*s) , intrarea curent -60....60mA; ieşirea debit

-60....60litri/min- Cilindru hidraulic 10/s , intrarea debit -60....60litri/min; ieşirea poziţie -

100mm....+100mm; viteza -600mm/s....600mm/s - Regulator automat 100+1/(0,08*s) = 100+12,5/s , amplificarea propor ţionala

este 100 şi constanta de timp a componentei integrale este 80ms

Figura 4.15. Schema de simulare a buclei de reglare a pozitiei

Figura 4.16. Raspunsul la semnal treapta: sus –programat, jos – realizat

În fig. 4.16 pe axa orizontală sunt reprezentate valorile timpului în secunde, iar pe axaverticală sunt reprezentate valorile poziţiei tijei în milimetri; graficul de sus prezintă semnalulde comandă al axei hidraulice, iar graficul de jos prezintă r ăspunsul în poziție al axeihidraulice.



REZUMAT


CAPITOLUL 5

PROGRAMUL DE EXPERIMENTĂRI

5.1 PROBELE EFECTUATE

Probele au fost efectuate la o presiune de alimentare de 85 bari (supapa de limitare a presiunii reglata la 85 bari), cilindrul hidraulic avand tija in gol, f ăr ă sarcină. S-a stabilit unreglaj optim al regulatorului automat cu amplificarea propor ţională P=100 şi constanta detimp a componentei integrale Ti=80ms.

Probele necesare pentru determinarea performanţelor statice au fost efectuate prin

stabilirea unui program de poziţie al tijei cilindrului de tip semnal sinusoidal și semnaltriunghiular cu amplitudinea de 100mm, tija cilindrului hidraulic efectuând întreaga cursă de200mm. Frecvenţa semnalului produs de generatorul de semnal a fost diferită în fiecare probă efectuată având valorile de 1Hz; 0,1Hz; 0,01Hz şi 0,0025Hz, respectiv întreaga cursa acilindrului a fost parcursa dus-întors în periode cu valorile de 1s (viteza tijei pentru semnalultriunghiular v=400mm/s), 10s (viteza tijei pentru semnalul triunghiular v=40mm/s), 100s(viteza tijei pentru semnalul triunghiular v=4mm/s) și 400s (viteza tijei pentru semnalultriunghiular v=1mm/s).

Probele necesare pentru determinarea performanţelor dinamice au fost efectuate prinstabilirea unui program de poziţie al tijei cilindrului de tip semnal treaptă şi semnal sinusoidalcu amplitudinea de 5mm respectiv tija cilindrului execută programul între poziţiile de 95mm

şi 105mm. Probele au fost efectuate cu semnale de diverse frecvenţe fixe cu valorile de 1Hz;0,5Hz; 0,2Hz; 0,1Hz; 0,05Hz; 0,02Hz şi 0,01Hz.Semnalele de comandă pentru axa hidraulică liniar ă au fost generate cu ajutorul unui

generator digital de semnal de tipul WW5061 – TABOR ELECTRONICS.Sistemul informatic pe care a rulat aplicaţia de testare constă într-un calculator PC ce

funcționează sub un sistem de operare Windows XP Proffesional. Procesorul calculatoruluieste un Pentium 4 ce funcționează la o frecvență de 1,8GHz, cu o capacitate de memorie de512MB de tip DDR cu o frecvență de 400MHz; serverul DCOM și baza de date, de tipAcces2007, rulează pe același calculator ca și aplicația de testare. S-a folosit aplicaţia detestare prezentată în capitolul anterior.

Datele experimentale, achiziţionate pe cel puţin o perioadă a semnalului de excitaţie,

au fost stocate într-o bază de date sub forma unui tabel, ulterior fiind prelucrate prinreprezentarea grafică folosind programul Microsoft Excel din suita de programe MicrosoftOffice 2007.

5.2 EVALUAREA PERFORMANŢELOR STATICE ALE AXEI HIDRAULICEGraficele următoare, fig. 5.1 până la fig. 5.8, prezintă probele efectuate în scopul

determinării performanţelor statice ale axei hidraulice studiate. Pe grafice axa X conţinevalorile poziţiei tijei cilindrului hidraulic, iar axele Y valorile erorii de poziţie (diferenţa între

programat si realizat) – axa din stânga, curba roşie - şi respectiv valorile vitezei – axa dindreapta, curba albastr ă - la nivelul tijei cilindrului hidraulic.



REZUMAT


Figura 5.1. P=100, I=Ti =80ms,(propo=500 șiintegral=20 pe panoul DCOM) F=1Hz, p=85bar,fara sarcina, sinus, Axa X pozitia tijei [mm]

Figura 5.2. P=100, Ti =80ms, F=1Hz, p=85bar,f ăr ă sarcină, triunghi, Axa X pozitia tijei [mm]

Figura 5.3. P=100, Ti =80ms, F=100mHz, p=85bar, fara sarcina, sinus, Axa X pozitiatijei [mm]

Figura 5.4. P=100, Ti =80ms, F=100mHz, p=85bar, fara sarcina, triunghi, Axa X pozitiatijei [mm]

Figura 5.5. P=100, Ti =80ms, F=10mHz, p=85bar,fara sarcina, sinus, Axa X pozitia tijei [mm]

Figura 5.6. P=100, Ti =80ms, F=10mHz, p=85bar, fara sarcina, triunghi, Axa X pozitiatijei [mm]

Figura 5.7. P=100, Ti =80ms, F=2.5mHz, p=85bar, fara sarcina, sinus, Axa X pozitiatijei [mm]

Figura 5.8. P=100, Ti =80ms, F=2.5mHz, p=85bar, fara sarcina, triunghi, Axa X pozitiatijei [mm]

Se observă o valoare maximă de 0,1mm a erorii de poziţionare în regim static, pentruvalori ale vitezei de deplasare a tijei cilindrului mai mici de 4mm/s, pe toată cursa tijeiclindrului de la 0 la 200mm. Rezultă astfel o eroare de poziţionare având valoarea de

0,1mm/200mm = 0,5‰.



REZUMAT


5.3 EVALUAREA PERFORMANŢELOR DINAMICE ALE AXEI HIDRAULICEGraficele următoare, fig. 5.9 până la fig. 5.15, prezintă probele efectuate în scopul

determinării performanţelor dinamice prin excitarea axei hidraulice cu un semnal treaptă ceare amplitudinea de 10mm. Pe grafice axa X conţine valorile de timp, iar axele Y valorile

poziţiei tijei şi ale erorii de poziţie – axa din stânga graficul de sus - poziţia şi cea de jos -

eroarea, curba roşie - şi respectiv valorile vitezei – axa din dreapta, curba albastr ă - la nivelultijei cilindrului hidraulic. Figurile 5.16 până la 5.22 prezinta probele efectuate prin excitareaaxei hidraulice cu un semnal sinusoidal mărimile reprezentate pe grafice fiind aceleaşi ca încazul semnalului de excitare de tip treaptă.

Figura 5.9. P=100, Ti =80ms, F=1Hz, p=85bar, fara sarcina, Axa X timp [ms]

Figura 5.10. P=100, Ti =80ms, F=0.5Hz, p=85bar, fara sarcina, Axa X timp [ms]





REZUMAT


Figura 5.13. P=100, Ti =80ms, F=50mHz, p=85bar, fara sarcina, Axa X timp [ms]



Figura 5.16. P=100, Ti =80ms, F=1Hz, p=85bar, fara sarcina, Axa X timp [ms]




REZUMAT









REZUMAT


CONCLUZII

C.1. CONCLUZII GENERALETeza de doctorat cu titlul „Cercetări privind dezvoltarea de sisteme informatice

destinate acţionărilor hidraulice de precizie” a fost dezvoltată pe parcursul a şapte capitole.Introducere plasează cercetarea aplicativă de frontier ă efectuată de către autor într-un

context temporal, istoric, geografic şi profesional. Astfel a fost justificată necesitateaintegr ării acţionărilor hidraulice în sistemele informatice, a fost prezentată situaţia pe planinternaţional şi naţional în domeniul temei abordate, a fost prezentată complexitateaactivităţilor desf ăşurate şi a mijloacelor şi metodelor utilizate, au fost prezentate obiectivelelucr ării şi gradul de realizare, problemele care nu s-au rezolvat, probleme noi care au apărut

pe parcursul derulării cercetării, direcţiile noi de cercetare rezultate, modalităţile devalorificare a rezultatelor precum şi modul de diseminare a rezultatelor obţinute. Capitoluleste prefaţat de o pagină cu mulţumiri în care sunt menţionate instituţiile şi persoanelor care,

în mod direct sau indirect, au contribuit la finalizarea tezei prin acordarea unor facilităţi pentru experimentare, prin discuţii profesionale, prin sugestii şi observaţii f ăcute pe perioadadesf ăşur ării stagiului de pregătire.

Capitolul 1. Actionări hidraulice de precizie în care au fost prezentate acţionărilehidraulice tipice şi mărimile fizice specifice acţionărilor ce necesită a fi monitorizate şi/saucontrolate de către sistemul informatic în care acestea sunt integrate; au fost prezentaţisenzorii, traductorii şi transmiterii ce sunt utilizaţi în domeniul acţionărilor hidraulice încontextul utilizării sistemelor cu microcontrolere pentru interfaţarea hidraulicii cu sistemeleinformatice.

Capitolul 2. Sisteme cu microcontrolere în care a fost prezentată noţiune demicrocontroler şi au fost descrise microcontrolerele PIC folosite de autor; de asemenea au fost

prezentate principalele principii şi tehnologii utilizate pentru interfaţarea sistemelor cumicrocontroler şi senzorii, traductorii utilizați în scopul monitorizării şi controluluiacţionărilor hidraulice.

Capitolul 3. Sisteme informatice în care au fost definite noţiunile de sistem, sisteminformaţional, sistem informatic, componentele sistemului informatic, funcţiile sistemuluiinformatic, tipurile de informaţii, volumul de informaţii, prelucrarea primar ă a informaţiei şiaspecte legate de transmisia informaţiei protocoalele de comunicaţii utilizate în sistemeleindustriale şi în care a fost descrisă arhitectura aplicaţiilor multitier în contextul integr ăriiutilajelor hidraulice în sistemele informatice precum şi a fost fundamentat teoretic conceptuloriginal introdus de autor stratul „mechatronic tier” ce ofera noi valenţe sistemelor informatice deoarece integrează natural modulele mecatronice în sistemul informatic

permiţând folosirea metodelor şi conceptelor standard utilizate pentru dezvoltarea aplicaţiilor informatice care presupun echipamente mecatronice.

Capitolul 4. Instalaţia experimentală realizată de autor în care este prezentată instalaţia experimentală ce a fost proiectată şi realizată de către autor în scopul demonstr ăriiutilităţii şi funcţionalităţii cercetării aplicative prezentate în cadrul acestei lucr ări.

Capitolul 5. Programul de experimentări în care a fost prezentat programul deexperimentari ce a fost implementat şi au fost determinate şi interpretate performanţele staticeşi dinamice ale acţionării hidraulice.

Evaluarea performan ţ elor statice ale axei hidraulice a presupus efectuarea de probe prin stabilirea unui program de poziţie de tip semnal sinusoidal şi triunghiular cu o valoare aamplitudinii de 100 mm, tija cilindrului hidraulic efectuând cursa astfel maximă ce arevaloarea de 200 mm. În regim cvasistatic, valori ale frecvenţelor mai mici sau egale cu 0,01Hzrespectiv o viteză maximă a tijei cu valoarea de 4mm/s, a rezultat o valoare a erorii de



REZUMAT


poziţionare de 0,1mm sau, raportat la cursa maximă a tijei cilindrului hidraulic, o valoare de0,1mm/200mm=0,05%.

Evaluarea performan ţ elor dinamice ale axei hidraulice a necesitat excitarea axeihidraulice cu semnal sinusoidal şi semnal treaptă având valoarea amplitudinii de 5mm în jurul

poziţiei de mijloc a cursei cilindrului hidraulic. Probele efectuate cu semnal de excitaţie de tip

treaptă au permis determinarea valorilor parametrilor r ăspunsului tranzitoriu respectiv:- timpul de întârziere td = 400 – 330 = 70ms- timpul de creştere tr = 420 – 385 = 35ms- timpul de încadrare final ts = 620 – 330 = 290ms- suprareglajul s = (108 – 105)/105 *100 = 2,86%- eroarea staţionar ă est = 0,1mm (din probele statice).

Probele efectuate cu semnal de excitaţie sinusoidal au permis determinareacaracteristicilor de r ăspuns în frecvenţă, caracteristicile Bode de amplitudine şi de fază.

În urma analizei datelor experimentale s-a remarcat obţinerea unei erori de poziţionarede 0,5‰ raportat la cursa tijei cilindrului, respectiv 0,1mm pentru o cursă utilă de 200mm;servocontrolerul digital este astfel, pe langă avantajele evidente legate de integrarea în

sistemele informatice, funcţiile de autodiagnoză etc, superior variantei analogice ([33], [36],[41], [42], [46], [50]) prin performanţe de reglare cu un ordin de mărime mai bune. Din punctde vedere al performanţelor dinamice nu se observă o îmbunătăţire semnificativă în specialdatorată faptului că servocontrolerul digital are o viteză finită de prelucrare a semnalelor,respectiv 50 de cicluri de prelucrare pe secundă, fiecare ciclu de prelucrare constând înachiziţia datelor, filtrare, scalare, calcul comandă şi conversia comenzii în semnal analogic

precum şi transmisia datelor la sistemul informatic ierarhic superior.

C.2. CONTRIBUŢII ORIGINALE

Contribuţiile originale care rezultă din cercetarea aplicativă de frontier ă efectuată de

către autor pot fi clasificate în contribuţii teoretice, contribuţii aplicative, contribuţii software,contribuţii privind partea experimentală şi contribuţii privind realizarea de echipamente. Încontinuare vor fi prezentate contribuţiile originale specificându-se capitolul şi subcapitolul dinteză unde apar precum şi tipul lor:

‐ Conceptul „mechatronic tier” ce ofer ă noi valenţe sistemelor informatice prinintegrarea facilă a modulelor mecatronice în sistemele informatice ceea ce permitefolosirea metodelor şi conceptelor standard utilizate pentru dezvoltarea sistemelor informatice; contribu ţ ie teoretică şi aplicativă fundamentată teoretic în capitolul3.2 Arhitectura aplica ţ iilor informatice multitier, conceptul „mechatronic tier” şiaplicativ în capitolul 4.2 Structura sistemului informatic.

‐ Interfaţarea senzorului de tip LVDT cu un microcontroler reprezintă o soluţie

originală hardware/software pentru care autorul a solicitat un brevet de invenţie cutitlul „Amplificator de masura pentru senzori de tipul LVDT si RVDT” , cerereînregistrată la OSIM cu nr. A00599/31.07.2008; contribuţie aplicativă şi software

prezentată în capitolul 4.3 Servocontrolerul digital .‐ Serverul DCOM, cu rol de server de comunicaţie şi server de bază de date destinat

interfaţării servocontrolerului digital cu sistemul informatic, permite monitorizareaşi parametrizarea servocontrolerului în timp real asigurând un flux de date de 50tranzacţii/sec între servocontroler şi PC prin intermediul unei linii de comunicaţieseriale RS-232; contribuţie software prezentată în capitolul 4.2 Structura

sistemului informatic.‐ Servocontrolerul digital este un echipament complex ce permite controlul şi

monitorizarea unei acţionări hidraulice de precizie de tip axă hidraulică liniar ă ceinclude un amplificator de măsur ă pentru senzor LVDT, un regulatorul automat de



REZUMAT


tip PI, o interfaţa cu bobina servovalvei electrohidraulice şi posibilitatea demonitorizare şi parametrizare prin intermediul unei magistrale de date; contribuţie

software şi realizare de echipamente prezentată în capitolul 4.3 Servocontrolerul

digital .‐ Evaluarea performantelor statice prin efectuarea de probe ce presupun stabilirea

unei excitaţii de tip semnal sinusoidal şi triunghiular cu amplitudine ce acoper ă cursa maximă şi având o valoare a frecvenţei suficient de mică pentru a asigura unregim cvasistatic; contribuţie privind partea experimental ă prezentată în capitolul5 Programul de experiment ări.

C.3. PERSPECTIVE DE DEZVOLTARE ULTERIOAR Ă Propunerile pentru continuarea cercetarii constau în îmbunătăţirea performanţelor

de regim dinamic ale acţionării hidraulice integrată sistemului informatic prin reproiectareaservocontrolerului folosind un microcontroler mai performant ce permite implementareafuncţionalităţii acestuia în scopul reducerii timpului de prelucrare a semnalelor; o altă direcţieeste folosirea unei linii de comunicaţie între servocontroler şi calculator ce permite o flux de

date mai intens în scopul măririi ratei tranzacţiilor sporind astfel performanţele demonitorizare şi control în timp real. O astfel de linie de comunicaţie de bandă largă estemagistrala de date USB. Autorul îşi propune abordarea unor algoritmi de reglare avansaţi detipul reglarea după stare, respectiv poziţie, viteză şi acceleraţia tijei şi algorimi de reglare

bazaţi pe re ţ ele neuronale care permit implementarea unor strategii de autoacordare a bucleide reglare bazate pe capacitatea reţelei neuronale de a învaţa.

În fig. C.1. este prezentat modulul servocontroler digital proiectat de către autor,varianta îmbunătăţită, cu ajutorul căreia vor fi continuate cercetările iniţiate în cadrul acesteiteze.

Figura C.1 Noua variantă constructivă a servocontrolerului digital



REZUMAT


BIBLIOGRAFIE selectivă

[12] Dumitrache I ., Tehnica reglării automate, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti,1980

[16] Ionescu G, Dobrescu R. Traductoare pentru automatizari industriale, vol I,EdituraTehnica, Bucuresti 1985[23] Marin V., Marin Al., Sisteme hidraulice automate - construcţie reglare exploatare,

Editura Tehnică, Bucureşti, 1987[28] Palade D.D., Traductoare şi senzori, Universitatea Politehnica Bucureşti, 1995[32] Cristea I., Comes M., Blejan M., Mirea A., Drumea A., Force Transducer with

integrated electronics for hydraulic cylinder, Conference Proceedings, ICRAM 99, Istanbul[33] Comes M., Drumea P., Blejan M., Mirea A. V., Positioning systems tuning interface

using proportional hydraulic drivers - The 4TH International Symposium For Informatics AndTehnology In Electronic Modules Domain, september 22 - 24, 1998, Bucureşti, România

[36] S. Iliescu, M. Blejan, M. Comes, P. Drumea, N.D. Codreanu, O.Tol, Servoamplifier for proportional hydraulic valves used in automatization systems, MTM Sympozium Lvov, Ucraina

1998[41] drd.ing.M.Comes; drd.ing.M.Blejan; drd.ing.C.Popescu; MECHATRONIC SYSTEM

FOR VIBRATION TEST OF MODULE, MENER 2004[42] T C POPESCU, M BLEJAN, G SOVAIALA, 7297 2D-Experimental Research upon

Accommodating the Functional Parameters of a Laser Controlled System Designed for a GradingMachinery with the Actual Operating Conditions of the Grading Machinery, ATOM-N 2008, 28...31August 2008, Constanta, Romania, The 4th edition of the International Conference "Advanced Topicsin Optoelectronics, Microelectronics, and Nanotechnologies", Proceedings of SPIE Vol. 7297 (SPIE,Bellingham, WA, 2009), Article CID Number 7297-86, ISSN: 0277-786X, ISBN: 9780819475596,5pg., 07.01.2009

[46] P. Drumea, M. Blejan, I. Ilie, G. Matache, Al. Marin - The experimental results fromdynamic tests of electrohydraulic devices - Conference Excellence Research- A way to E.R.A.,Brasov 2007

[47] M Blejan, I Ilie, M Comes, B Lupu - "Signal conditioner for LVDT displacementsensors", ADVANCED TOPICS IN OPTOELECTRONICS, MICROELECTRONICS AND

NANOTECHNOLOGIES - ATOM-N 2008 - 28-31 August, Constanta, Romania[48] M Blejan, P Drumea, I Ilie - " Mechatronic module for monitoring the hydraulic fluid

parameters", ADVANCED TOPICS IN OPTOELECTRONICS, MICROELECTRONICS AND NANOTECHNOLOGIES - ATOM-N 2008 - 28-31 August, Constanta, Romania

[50] M Blejan, P Drumea, I Ilie – “Mechatronic module for monitoring the hydraulic parameters of industrial equipment”, International Conference 6th Workshop on European Scientificand Industrial Collaboration on promoting Advanced Technologies in Manufacturing WESIC‘08Bucharest, 25-26 September 2008

[51] M Blejan, B Lupu – “Data Acquisition and Control Unit for Electro HydraulicApplications”, ISSE 2009 Conference, Brno, Czech Republic on May 13-17, 2009[52] M. Blejan, M. Comes, and R. Radoi – „Ultrasonic sensors network for determining

spatial position of a moving object”, 33rd International Spring Seminar on Electronics Technology,ISSE 2010, WARSAW, POLAND May 12-16,2010

[53] M BLEJAN, I ILIE and M COMES - "A mechatronics approach to hydraulic drive for applications in robotics", ISBN 978-1-84626-xxx-x Proceedings of 2010 International Conference onOptimisation of the Robots and Manipulators, Calimanesti, Romania, 28-30 May, 2010

[61] Carlo Ghezzi, “Fundamentals of Software Enginering”, 2003[62] Joel de Vah, RUT - development manual 7.22 Design of Multi Tier Applications v1.5[63] Marco Cantu, Mastering Delphi 7, Sybex © 2003[64] h //j /

TEZĂ DE DOCTORAT - CERCETĂRI PRIVIND DEZVOLTAREA DE SISTEME INFORMATICE.pdf

Documents

Transcript of TEZĂ DE DOCTORAT - CERCETĂRI PRIVIND DEZVOLTAREA DE SISTEME INFORMATICE.pdf