Lista subiecte OPTIONAL

Lista subiecte OPTIONAL

CONDUCEREA OPERATIVA A SISTEMELOR DE INSTALATII

1. Desenati organigrama evolutiei spatio temporala a unui sistem tehnic complex;

?????

2. Care sunt activitatile ce se exercita asupra unui sistem tehnic aflat in exploatare;

Asupra unui STC aflat n exploatare se exercit patru tipuri de activiti, fig.1.2:

1) de conducere managerial, care asigur implementarea unor politici i strategii de exploatare n concordan cu funcia obiectiv;

2) de conducere operativ, a crei coninut este determinat de numrul variabilelor atribuite.

Din mulimea variabilelor exogene, o parte pot fi determinate de conducerea mangerial i de autoritatea ce gestioneaz STC, n concordan cu cerinele dezvoltrii durabile.

n funcie de complexitatea structural a STC (existena subsistemelor) activitatea de conducere operativ, asigurat prin intermediul subsistemului coordonator [1] al STC, se poate exercita prin mai multe nivele de decizie, [2;3], fig.1.3.

Calitatea activitii de conducere operativ depinde de:

nivelul pregtirii profesionale a personalului;

existena unui model dinamic implementat, ce poate furniza, aa cum s-a precizat, suport pentru decizii;

3) de ntreinere ce asigur meninerea sau redobndirea parametrilor de calitate ai materialelor i echipamentelor cu care s-a executat STC.

n conformitate cu politica i strategia promovat de Autoritatea ce gestioneaz STC ntreinerea se exercit prin aciuni de mentenen curative sau preventive, fig.1.2.

Dac proprietatea de observabilitate a STC este evaluat printr-un indicator cu valoare ridicat, atunci se poate aplica cea mai eficient mentenan, respectiv cea preventiv oportun.

4) de perfecionare continu a pregtirii profesionale. Experiena acumulat n gestiunea STC a permis s se constate c ponderea erorilor umane n cauzele indisponibilitilor este de 50-70 % i este determinat de o anumit incompeten profesional manifestat n toate fazele de existen a acestuia, inclusiv n cea de exploatare.

Ca urmare, Autoritatea care gestioneaz STC trebuie s aloce fonduri pentru dotarea cu mijloace de perfecionare a pregtirii, a cror valoare trebuie s fie de peste 1% din valoarea global a investiiei n STC, iar n cadrul fiecrei faze 10 % din timpul activitii s fie folosit pentru perfecionare profesional prin aciuni specifice , fig.1.2.

3. Care sunt Premizele realizrii indicatorilor de disponibilitate in faza de concepie; 3.3. Premizele realizrii indicatorilor de disponibilitate

prognozai prin proiect

In faza de concepie proiectantul prognozeaz indicatorii de disponibilitate ai obiectivului proiectat pe seama [4]:

- cunoaterii indicatorilor de fiabilitate ai elementelor componente, din statistica funcionrii unor elemente similare, prelucrarea datelor rezultate, din testele efectuate de furnizor sau din studii speciale efectuate n acest scop;

- cunoaterii contextului n care s-au determinat indicatorii de fiabilitate i disponibilitate ai elementelor componente i a condiiilor n care va evolua noul obiectiv;

- folosirii modelului probabilistic cel mai adecvat, n scopul calculrii indicatorilor de fiabilitate i disponibilitate.

4. Care sunt premizele realizrii indicatorilor de disponibilitate prognozai prin proiect;

n continuare se vor prezenta premizele realizrii indicatorilor de disponibilitate prognozai prin proiect i anume:

1)-garantarea indicatorilor de fiabilitate i disponibilitate de ctre firmele furnizoare;

2) -realizarea nivelului tehnic de pregtire profesional a personalului de conducere, exploatare, mentenan, fabricaie, montaj i concepie.

In concordan cu complexitatea i tehnicitatea noilor instalaii, n scopul asigurrii, n exploatare, a nivelului de fiabilitate i disponibilitate prognozat, concepia actual a elaborrii statisticilor privind comportarea n exploatare a instalaiilor i a clarificrii cauzelor care au condus la avarii, evideniaz n mic msur ponderea erorilor umane. Se constat o anumit incompeten profesional manifestat la toate fazele de realizare a unui obiectiv. Aceste ponderi n statisticile actuale reprezint 2-5%, dar reexaminate, n spiritul noii concepii a statisticii, aceste erori pot atinge ponderi de 50-70%. Aceste interpretri i au originea i n msurile coercitive asupra personalului, fr s se neleag c responsabilitatea selectrii, autorizrii, admiterii la lucru i testrii profesionale revine societii, respectiv companiilor, firmelor organizatoare.

n pregtirea profesional a personalului, autorizat s ndeplineasc anumite servicii, se disting dou componenete [9]:

a) pregtirea obinut n colile sau institutele de specialitate, care reprezint o pregtire tehnic general;

b) pregtirea suplimentar, prin cursuri de specializare i care au ca scop formarea personalului la nivelul cerinelor instalaiilor pe care urmeaz s le conduc, exploateze sau s le ntrein. Ecuaia pregtirii profesionale se poate scrie astfel:

Np,t = n b,t + ( n s (3.9)unde:

- Np,t este nivelul profesional n anul autorizrii admiterii la lucru, respectiv anul (t);

- nb,t este nivelul pregtirii de baz, obinut n coli sau institute;

-( ns este nivelul cunotinelor suplimentare i care se obin n trei etape: pe baza manualelor de exploatare i ntreinere; prin aprofundarea pregtirii cu ajutorul simulatoarelor; prin apelarea la un calculator electronic consultant.

Fundamental, n pregtirea profesionala suplimentar, este pregtirea pe baz de manual.

3) -existena programelor de calitate, a normelor, standardelor i prescripiilor, care reglementeaz, pe baz cuantificat i strict legiferat, relaiile dintre proiectani, furnizori, monteuri i beneficiari (cei ce conduc i exploateaz).

4) -nivelul activitilor de mentenan, necesar asigurrii indicatorilor de fiabilitate i disponibilitate prognozai. Politica de mentenan trebuie s aib la baz experiena din alte ri i s fie n concordan cu realitile din fiecare ar.

Diagnosticarea (observarea) corect determin prevenirea apariiei unor avarii prin aciuni de mentenan prevenit la momentul oportun.

5. Structura sistemelor de conducere;4.3. Structura sistemelor de conducere

Particularitile sistemelor (proceselor) ce fac obiectul conducerii operative au impus distribuirea geografic i funcional a activitilor de conducere. S-a ajuns, n momentul actual, la sisteme de conducere cu structur complex i ierarhizat, care cel mai adesea au dou nivele [4]:

1. nivelul ierarhic inferior (subordonat);

2. nivelul ierarhizat superior (coordonator).

Ierarhizarea structurii de conducere, fig.4.2. are la baz principiile i proprietile sistemelor tehnice complexe dintre care se impun a fi menionate urmtoarele:

Fig.4.2

a) Sistemele de conducere subordonate, SCS, sunt legate nemijlocit cu subsistemele, de la care se obin informaii (este observat) i spre care se transmit comenzi (este condus);

b) Sistemul de conducere coordonator care nu intervine direct n subsistemele conduse, ci numai indirect prin intermediul SCS. Acestea primesc valorile mrimilor de coordonare elaborate la nivelul SCC, pe baza informaiilor furnizate de ctre SCS;

c) Sistemele de conducere subordonate -SCS- nu comunic direct ntre ele, numai prin intermediul SCC; astfel se evit strile conflictuale ce pot aprea n procesul de luare a deciziilor.6. Metodologii de Conducere a sistemelor cu calculatorul de proces ;4.2. Sisteme i metodologii de conducere

Conducerea sistemelor cu calculatorul de proces se poate realiza dup mai multe metodologii i anume:

A) Conducerea n regim ghid operator(inline); aceasta presupune utilizarea calculatorului de proces pentru colectarea informaiilor din sistem, prelucrarea acestora conform strategiei cu care a fost programat i elaborarea ctre operator a indicaiilor asupra modului n care trebuie condus acesta. Operatorul accept recomandrile calculatorului de proces numai dup ce s-a convins c acestea sunt corecte.

Fig.4.1

B) Conducerea prin fixarea mrimilor de referin (on-line). n acest caz mrimile furnizate de calculatorul de proces constituie mrimile de referin pentru regulatoarele cu care este prevzut sistemul. Practica a demonstrat c metoda de conducere on-line are eficiena economic cea mai ridicat.

C) Conducerea numeric direct (DDC-Direct Digital Control), n care calculatorul de proces comand direct elementele de execuie ale sistemului. n acest fel se elimin regulatoarele convenionale, interpuse ntre calculator i sistem.

D) Conducerea optimal, reprezint, de regul, un caz particular, al conducerii on-line, n care elaborarea referinelor se face n urma extremizrii unei funcii obiective. ntruct dinamica elaborrii referinelor pentru regulatoare este mai lent dect dinamica comenzilor de la acestea la sistem, marea majoritate a problemelor de optimizare ce trebuie rezolvate n conducerea proceselor sunt de tip static.7. Structura unui calculator de proces;4.4.Structura unui calculator de proces

Aa cum s-a artat mai sus, calculatoarele au devenit prin adugarea unor interfee cu procesul, mijloace de baz n conducerea unor procese (calculatoare de proces).

4.4.1. Microprocesorul.

Realizarea de vrf n tehnologia circuitelor integrate o constituie microprocesorul. Cea mai simpl definiie consider microprocesorul un circuit complex care implementeaz cea mai mare parte a funciilor unui procesor tradiional, adic este capabil s efectueze operaii aritmetice i logice n paralel, sub controlul (sau conform) unui program. Deci, un microprocesor, nu este un calculator, ci doar o parte a sa, nglobnd, n general, dispozitivul aritmetic i pe cel de comand. Pentru a realiza un calculator cu ajutorul unui microprocesor, denumit n mod obinuit microcalculator sau microsistem de calcul, este necesar s se asocieze microprocesorului, elemente de memorie i circuite de interfaare. Schema bloc a unui microcalculator se prezint n fig.4.3. i conine: microprocesorul, circuitele auxiliare (generator de semnal de tact, amplificatoare de semnal), memorii tip ROM sau RAM i circuite de interfa.

n microsistem informaiile sunt prelucrate simultan, existnd trei direcii de prelucrare, pe magistrala de date, de adrese i de control.

Magistrala de date, bidirecional servete la transmiterea datelor, ce se controleaz, ntre diferitele componente ale microsistemului. Cel mai adesea magistrala de date are 8 bii, existnd i cazuri cu 4 sau 16 bii. Magistrala de date este esenial pentru un microprocesor, respectiv microsistem de calcul.Magistrala de adrese este unidirecional i pornete de la microprocesor i are rolul de a transporta bii, care constituie o adres i este folosit ntotdeauna n corelaie cu magistrala de date pentru a indica sursa sau destinaia datei care va fi transmis.

Magistrala de control folosete la transportul unor semnale de sincronizare i control ntre microprocesor i celelalte componente ale microcalculatorului. Mesajele transmise pe aceast magistral au o form tipic, de exemplu: citete (READ), nscrie (WRITE), ateapt (WAIT), cerere de ntrerupere (INTRERUPT REQVEST), etc.

Dac sarcina la care este ncrcat o magistral este mare, sunt necesare circuite de amplificare (BUS DRIVERS).

Fig.4.3

Utilizarea microprocesoarelor a permis trecerea de la logica cablat (circuite combinaionale i secveniale) la logica programat, n care caz funciile logice sunt programate n circuite de memorie. n mod obinuit programul este memorat n memorii tip ROM (nevolatile), iar datele cu care se manipuleaz, la un moment dat ntr-o aplicaie, pe seama programului existent, se nmagazineaz n memorii tip RAM. Microprocesorul extrage instruciunile din memorie, le analizeaz i le execut, conform logicii sistemului proiectat. Rezultatul prelucrrii este apoi comunicat circuitelor de interfa, pentru a aciona echipamentele periferice sau elementele de execuie ale unui proces.

Pe lng avantajele determinate de dimensiunile reduse ale echipamentului, consumul redus de energie, numrul redus al conexiunilor, un avantaj substanial const n flexibilitatea sistemului datorit realizrii unei anumite funcionabiliti doar pe seama unui program ce se memoreaz.

n orice sistem de calcul informaiile (date, aduse, mesaje) sunt reprezentate n cod binar, care este dificil (chiar imposibil) de utilizat n dialogul om-calculator sau calculator-proces. Din acest motiv firmele productoare de microprocesoare pune la dispoziia utilizatorilor programe (SOFTWARE) de baz cum ar fi programe:

ansamblor are rolul de a transla un program scris n limbajul de ansamblare n echivalentul su din limbaj calculator. Limbajul de ansamblare este un mod codificat de reprezentare a unui program, n care instruciunile sunt reprezentate printr-o simbolistic specific;

simulator este un program care execut pe un calculator un program scris n limbajul unui calculator;

compilator este un program care are rolul de a translata un program scris dintr-un limbaj de nivel superior (FORTRAN; BASIC) n limbajul de asamblare sau direct n limbajul cod-calculator.4.4.1.1. Arhitectura standard a unui microprocesor

n fig.4.4. se prezint forma cea mai simpl i mai des ntlnit a unui microprocesor, care conine urmtoarele blocuri funcionale:

ALU (ARITMETIC LOGIC UNIT) unitatea aritmetic i logic;

registre;

unitatea de comand i control.

Unitatea aritmetic i logic are rolul de a efectua operaiile aritmetice i logice. Unul din elementele componente ale ALU este acumulatorul, care pstreaz iniial unul din operanzi, iar n final rezultatul operaiei.Fig.4.4

Un al doilea element al ALU este format din reeaua de circuite logice combinaionale de tipul unui sumator cu rolul de a implementa logic operaiile aritmetice i logice. Operaiile au loc ntre coninutul acumulatorului i coninutul unui registru. Se efectueaz operaiile aritmetice de adunare i scdere, respectiv operaii logice ca SI, SAU, EXCLUSIV, COINCIDENA.

ALU mai conine o serie de bistabile de condiie (FLAGS) care are rolul de a memora condiiile specifice prin care trece ALU n urma efecturii operaiilor aritmetice i logice. De regul, microprocesoarele au 4 bistabile: CY (CARRY); Z(ZERO), S(SIGN) i P(PARITY), iar alte mai evoluate au i altele , dintre care cel mai cunoscut este AC(AUXILIARY CARRY). Pe baza verificrii coninutului acestor bistabile acioneaz instruciunile de salt condiionat.

Registrele microprocesorului se mpart n dou categorii. O prim categorie o formeaz registrele cu destinaie general, care pot pstra operanzi sau rezultate intermediare; aceste registre sunt conectate direct la ALU prin magistrala intern de date.

Pentru a mri capacitatea memoriei interne, unde microprocesoarele au un grup special de registre cu destinaie special, n numr s de 64 sau o alt putere a lui 2. Din acest motiv accesul la aceste registre este similar accesului la memorie, din acest motiv sunt conectate i la magistrala de adrese.

Microprocesorul mai conine i registre de adresare, conectate direct la magistrala de adrese a microsistemului (extern). Cel mai important registru din aceast categorie este numrtorul de adrese, care conine n orice moment adresa instruciunii care urmeaz a fi executat. La nceputul analizei i execuiei unei noi instruciuni, coninutul numrtorului de adrese este transmis pe magistrala de adrese ctre memorie, sau ctre un circuit de interfaare, unde se gsete coninutul instruciunii. n mod normal, microprocesorul, prin circuitul su de comand, ncrementeaz cu o unitate coninutul numrtorului de adrese dup fiecare ciclu, de analiz; n cazul unei instruciuni de salt, care conine adresa de destinaie a saltului, acea ncrementare secvenial nu este respectat.

Un alt registru de adresare se numete indicator de stiv i este prezent ntr-un microprocesor n care memoria de stiv este organizat n exterior, indicnd adresa cuvntului din vrful memoriei stiv. Memoria stiv este un grup special de registre n care se memoreaz adresele de revenire n cazul unui program ce conine mai multe subrutine.

Un al treilea tip de registru de adresare este registrul index , care conine o parte a biilor de adres, denumit baz, care se adun la o cantitate ce se poate modifica, denumit deplasament, pentru a forma o nou adres.

Un alt registru, denumit registrul de instruciuni, pstreaz codul operaiei instruciunii n curs de execuie.

4.4.1.2. Modul de lucru al unui microprocesor

ntr-un microprocesor, analiza i execuia unei instruciuni are dou cicluri:

-de extragere (FETCH);

-de execuie (EXECUTE);

n ciclul de extragere microprocesorul transmite pe magistrala de adrese coninutul numrului de adrese, concomitent cu o comand de citire a memoriei, respectiv un semnal al magistralei de comand i control. Dup timpul de acces, memoria rspunde la solicitarea microprocesorului, depunnd pe magistrala de date coninutul adresei solicitate, care este transferat n registrul de instruciuni i decodificat, fig.4.5.

Fig.4.5

n ciclul de execuie, n urma decodificrii coninutului registrului de instruciuni, semnalele rezultate sunt prelucrate de unitatea de comand i control, pentru a genera comenzile secveniale necesare execuiei instruciunii n curs.

Un program conine ns o succesiune de instruciuni care sunt analizate i executate n mod secvenial. Acest lucru se realizeaz, prevznd numrtorul de adrese cu un circuit de ncrementare prin care coninutului su i se adaug o unitate imediat ce vechiul coninut nu mai este necesar n procesul de calcul.

Comenzile pentru nscrierea unui cuvnt n memorie sunt similare cu cele pentru citire, cu excepia direciei de transmitere a datelor.

Operaiile de intrare-ieire sunt similare celor de citire-nscriere n memorie, cu deosebirea c sunt adresate registre din uniti de interfa i nu cuvinte ale memoriei.

Pentru a mri eficiena microprocesoarelor, respectiv pentru a valorifica viteza de lucru a microprocesorului, care este mult mai mare dect a echipamentului periferic, s-a prevzut posibilitatea ntreruperilor. De exemplu, dac se cere imprimarea unei date, microprocesorul depune data ntr-un registru tampon al circuitului de interfa, dup care aceasta revine la programul su, fr a atepta ndeplinirea sarcinii de ctre perifericul cu care circuitul de interfa este conectat. Cnd perifericul i-a ndeplinit sarcina, el cere o NTRERUPERE, microprocesorul recunoate ntreruperea, i suspend activitatea n programul principal i transmite automat urmtoarea dat ce urmeaz a fi imprimat. Acest mod de lucru este similar cu saltul la o subrutin cu deosebirea c saltul este iniiat din exterior i nu din interior ca n cazul apelului unei subrutine.

4.4.2. Memoriile unui microsistem

4.4.2.1. Memorii tip RAM (Randam Acces Memory)

Calitatea principal a unei memorii RAM const n posibilitatea att de a nscrie ct i de a citi informaia din orice cuvnt. Ca urmare, dezavantajul major al acestei memorii const n pierderea (volatilizarea) informaiei cnd se ntrerupe alimentarea. Din acest motiv, aceste memorii nu se folosesc la stocarea de programe, fiind folosite doar pentru nmagazinarea datelor rezultate din rularea unui program.

n fig.4.6. se prezint un exemplu de organizare a unei memorii RAM cu o capacitate de 1024 cuvinte a cte 1 bit.

Fig.4.6

Cele 1024 celule de memorie sunt aranjate ntr-o matrice de 32 linii i 32 coloane. Adresa unei celule este selectat de decodificatorul de linie, conectat la terminalele (A0 A4) i decodificatorul de coloan, conectat la terminalele (A5 A9). Modulul de memorie este prevzut cu un terminal CE (CHIP ENABLE), care permite selecia circuitului de memorie, dac la magistrala de adrese sunt conectate, printr-o poart logic SAU, mai multe module de memorie. Informaia care urmeaz a fi memorat se introduce prin terminalul DATA IN, iar cea care este solicitat apare la terminalul DATA OUT.

Terminalul R/W este utilizat pentru validarea operaiei de nscriere. Modul de lucru al microprocesorului cu unitatea de memorie este urmtorul -iniial microprocesorul transmite, pe magistrala de adrese adresa locaiei de memorie cutat (A0A9), concomitent format din mai multe module. Dup timpul de acces, data devine accesibil pe ieirea DATA OUT. n cazul nscrierii unei informaii modul de lucru este asemntor, n plus, pentru a se putea face nscrierea, trebuie aplicat semnalul R/W, simultan cu prezena, pe DATA-IN a datei ce se nscrie.

4.4.2.2. Memorii tip ROM (REAL ONLY MEMORY)

Memoriile ROM au ca element principal o reea n form de matrice, capabil s memoreze o informaie binar cu o structur fix. Dup ce memoria a fost programat (nscris), coninutul su nu poate fi modificat i nu se pierde la decuplarea sursei de alimentare. Deci o astfel de memorie poate fi doar citit i este utilizat, n special, pentru a pstra programe. O asemenea memorie se adreseaz ca o memorie RAM. Utiliznd tehnologii speciale aceste memorii se pot programa i de utilizator (nu numai de fabricant) n care caz se numesc memorii ROM programabile (PROM), sau reprogramabile (REPROM). Informaia binar ce urmeaz a fi memorat trebuie transmis fabricantului de utilizator, care prin crearea unor mti, implementeaz valorile binare n celulele de memorie.

Un exemplu de organizare a unei memorii ROM, ce conine 2048 cuvinte a 8 bii se prezint n fig.4.7. i conine circuite de decodificare i amplificatoare de ieire spre magistrale. Adresa cuvntului cutat se transmite pe magistrala de adrese (A0 A10) naintea nceperii citirii. Semnalul CS (CHIP SELECT), determin momentul n care ncepe ciclul de citire. Dup timpul de acces, data este accesibil la terminalele de ieire Q1 Q8.

4.4.3. Circuite de interfa pentru transferul programat intrare-ieire

Aceste circuite conecteaz dispozitivele periferice la magistralele de date i adrese, iar n unele cazuri au legturi i la unele linii ale magistralei de control. Rolul lor este de a permite implementarea celei mai simple tehnici de comunicare ntre microprocesor i periferice, tehnic care const n determinarea perifericului care, n momentul imediat urmtor, va cere un serviciu de intrare-ieire. Aceast tehnic const n interogarea fiecrui circuit de interfa conectat la magistrala de date. Dac rspunsul este afirmativ, perifericul respectiv este servit i microprocesorul trece la interogarea unui periferic, operaia se repet ciclic. Tehnica de interogare are loc sincron sub aciunea unui program, astfel utilizatorul cunoate momentul n care fiecare periferic este interogat i ct timp va dura deservirea lui.

Fig.4.7

n funcie de natura perifericului sunt necesare dou tipuri de astfel de circuite de interfa: dac funcionarea perifericului necesit conversia serie-paralel, sau paralel-serie a unei informaii. Circuitele sunt cunoscute sub numele UART (Universal asynchrones receiver transmitter), iar dac nu necesit conversie sunt denumite PIO (Parallel intput-output).

4.4.3.1. Circuite tip UART

Rolul principal al unui circuit UART const n transformarea informaiei, primit n paralel de pe magistrala de date, ntr-o informaie binar serie ce urmeaz a fi transmis perifericului. Simultan, circuitul poate converti informaia binar serie primit de la un periferic ntr-o informaie binar paralel, ce urmeaz a fi depus pe magistrala de date a microsistemului.

Un circuit UART este compus din trei blocuri funcionale, fig.4.8:

-un receptor care transform informaia serie de la periferic, n informaie paralel de 8 bii, depus pe magistrala de date;

-un transmitor care transform informaia paralel de 8 bii primit de pe magistrala de date a microsistemului n informaie serie transmis perifericului;

-un circuit de comand i control care primete semnalele de comand de la microprocesor n scopul ndeplinirii unei funcii (conform unui program) i transmite semnale care pun n eviden starea circuitului.

Pentru a aviza informaia recepionat i a o delimita n grupuri de 8 bii circuitul UART trebuie s primeasc pe o a dou intrare i semnale de la generatorul de tact sincronizate cu semnalul util.Aplicaiile principale ale unui circuit UART se refer la conectarea perifericelor care prelucreaz informaia serie cum sunt: dispozitivele de afiaj cu tub catodic, teleimprimatoarele, modemurile legate la linii de telecomunicaii, etc.4.4.3.2. Circuite tip PIO

Rolul principal al unui circuit este de a asigura legtura microsistemului cu un periferic ntr-un dialog paralel-paralel. Un circuit PIO conine cel puin un registru tampon la intrare i altul la ieire care s menin informaia un timp necesar stabilirii legturii dintre microprocesor i periferic, deoarece, aa cum s-a artat, acestea lucreaz cu viteze diferite.

De regul, nu sunt suficiente 8 linii de comunicaii cu un periferic i ca urmare, circuitele PIO conin mai multe canale de ieire sau posturi, a cte 8 bii fiecare. Ca urmare circuitul PIO are i rolul de a multiplexa un canal de intrare, prin care acesta este legat la magistrala de date a microsistemului, la dou sau trei posturi de ieire.

Fig.4.8

Schema de principiu a unui circuit PIO cu dou porturi se prezint n fig.4.9. n care fiecare port are cte trei registre i anume:-un registru tampon care nmagazineaz informaia de la periferic;

-un registru direcional ce nmagazineaz informaia cu privire la sensul de transmitere a informaiei;

-un registru de comand i control a portului, care se ncarc cu semnale de la microprocesor (conform unui program) i cu informaii de stare de la perifericul controlat.

Selecia portului ale crui registre vor fi ncrcate cu informaii de la microprocesor se face cu ajutorul semnalelor de tipul CS (CHIP SELECT) i RS (REGISTER SELECT), transmise pe magistrala de adrese, iar natura operaiei ce trebuie efectuat este pe magistrala de control, pe liniile R (citire), respectiv W pentru nscriere.Denumirea acestui tip de circuit PIO, nu este standardizat, utilizndu-se i alte denumiri cum ar fi: PPI (INTEL), PIA (Motorola), PDC (Rackwell), etc.

Aplicaiile principale ale circuitului tip PIO se refer la conectarea perifericelor tip claviatur, dysplay, etc.

Fig.4.94.4.4. Circuite de interfa pentru controlul vehiculrii

informaiei pe magistrale.

Cnd programul de interogare al unui periferic dureaz foarte mult, circuitele de interfa nu mai pot fi utilizate. n acest caz se utilizeaz o alt categorie de circuite de interfa, denumite circuite de interfa pentru controlul informaiei pe magistrale; n cazul acestor circuite iniiativa n controlul ndeplinirii sarcinii aparine circuitului de interfa i nu microprocesorului.

Avantajul utilizrii acestor circuite const ntr-o vitez superioar n executarea sarcinilor de interfa. n mod frecvent se ntlnesc urmtoarele trei tipuri de asemenea circuite:

-PIC (PROGRAMMABLE INTERRUPT CONTROLLER), utilizat n dialogul cu periferice ce solicit intervenii (ntreruperi); la solicitarea unei ntreruperi de ctre un periferic, microcalculatorul o accept (eventual ntr-o ordine de prioriti) i suspend propria activitate i trece ntr-un program specific care gestioneaz ntreruperea (de ex.-solicitarea unui PT la aciunea unei protecii);

-DMAC (DIRECT MEMORY ACCES CONTROLLER) au rolul de a efectua automat transferul de date ntre un periferic i o memorie a microcalculatorului. Aceste circuite se folosesc la transferul rapid ntre memorii ale microcalculatorului i memorii externe tip floppydisk;

PIT (PROGRAMMABLE INTERVAL TIMER), utilizate n cazul n care microcalculatorul comand microsisteme cu cap de imprimare sau motor pas cu pas, care introduc ntrzieri ce trebuiesc msurate cu mult precizie.

4.4.5. Circuite auxiliare

Un microprocesor ndeplinete funciile unui dispozitiv aritmetic i ale unui dispozitiv de comand i control. Pentru a-i ndeplini sarcinile ntr-un microcalculator, unui microprocesor trebuie s i se adauge cel puin dou circuite auxiliare i anume:

-un generator de tact i un circuit de amplificare a semnalelor de pe magistrale, care, uneori controleaz i vehicularea semnalelor.

Realizrile recente n domeniul microprocesoarelor nglobeaz n circuitul de baz unul sau amndou circuitele auxiliare.

4.4.6. Exemplu de microsistem de proces

n fig.4.10. se prezint schema bloc a unui microsistem tipic:

- P este microprocesorul;

-1 generatorul semnalelor de orologiu;

-2 circuit amplificator de magistral i generator al semnalelor de comand i control;

-3 circuit amplificator de magistral.

8. Scheme de comand a ntreruptoarelor, fara blocarea sariturilor; (fig 5.5)9. Scheme de comand a ntreruptoarelor, cu blocarea sariturilor; (fig 5.6,5.7)Scheme de comand a ntreruptoarelor

Conform prescripiilor tehnice, ntreruptoarele pot efectua unul, dou sau trei cicluri de nchidere deschidere succesive, ca urmare a aciunii dispozitivelor de protecie i automatizare. Dup un numr relativ limitat de cicluri de funcionare ntreruptoarele se supun unor aciuni de mentenan profilactic. Din acest motiv, n exploatare, se impune evitarea unor acionri multiple succesive (srituri).

Pe de alt parte ntreruptoarele, ca elemente logice bipoziionale (nchis, deschis) se comport ca un element logic bistabil (are ambele stri stabile) respectiv, n urma unei comenzi, i schimb starea i rmne n aceast stare, prin zvorre mecanic, pn la urmtoarea comand, opus celei anterioare.

Pe seama celor de mai sus, ntreruptorul trebuie s-i schimbe starea att pe seama unei comenzi voite (manuale) ct i a unei comenzi automate. n fig.5.5., se prezint o prim variant de schem de comand a unui ntreruptor (element logic bistabil), care conine bobina de nchidere (anclanare) BA, deschidere (declanare) BD, bloccontactele I1, I2, care

Fig.5.5. Fig.5.6.

reproduc starea ntreruptorului (n schem se reprezint starea acestora cnd ntreruptorul este declanat), cheia de comand CC, asupra creia acioneaz operatorul uman i contactele elementelor de protecie (PR) i automatizare (AA). Bloccontactele, prin poziia lor, confirm (observ) efectuarea unei comenzi i o pregtete pe urmtoarea. Cheia de comand, are ase poziii, dintre care, n schemele de comand se folosesc cele instabile (A2impuls anclanare; D2 impuls declanare).

Schema de comand din fig.5.5, n cazul unei comenzi prelungite de anclanare (A2 nchis) pe un defect (RP nchis), permite producerea de anclanri i declanri succesive (srituri), care practic duc la distrugerea ntreruptorului. Acesta este unul din motivele pentru care comanda se transmite prin elemente cu revenire (instabile) care limiteaz durata comenzii manuale.

Schema din fig.5.6., evit aceast posibilitate, prin folosirea contactelor BD1,2 astfel nct se blocheaz circuitul de anclanare (prin BD1) ct timp exist un impuls prelungit de anclanare (A2nchis) pe defect (RP se nchide dup anclanarea ntreruptorului.

n fig.5.7., se prezint o alt soluie de blocare a sriturilor, cu ajutorul unui releu intermediar de blocare (RIB).

Evident, n cazul posibilitii de telecomand a operaiunilor de anclanare-declanare, schema de comand va conine elementele necesare.

n unele cazuri, n locul cheilor de comand, pentru darea comenzii se folosesc butoane. n acest caz, aa cum se va vedea, schema de semnalizare a poziiei ntreruptorului are o form particular.

Fig.5.7.

10. Schema de comand a separatoarelor.

Schema de comand a separatoarelor.

Deoarece separatoarele nu au capacitate de rupere, nu pot fi comandate automat i ca urmare, schema propriu-zis de comand aferent lor este de o mare simplitate fig.5.8.

Fig.5.8.

Deoarece, efectuarea unei manevre cu un separator ce are ca rezultat ntreruperea sau stabilirea unui curent, are efecte deosebit de grave, se iau msuri de blocare a eventualelor manevre greite. Dei, o pondere nsemnat n pregtirea, antrenarea i testarea personalului de conducere operativ o are evitarea acestor manevre greite, totui schemele de comand ale separatoarelor se prevd i cu blocaje care s le evite.

Principiul blocrii const n asigurarea sursei de alimentare a

schemei de comand numai cnd sunt ndeplinite condiiile tehnice de efectuare a comenzii respective. Schema de blocare este o schem logic realizat cu bloccontactele elementelor de comutaie de care depinde posibilitatea manevrrii separatorului. Deci structura schemei de blocare depinde de structura schemei instalaiei de distribuie din care face parte separatorul.

Pentru cazul cel mai simplu, fig.5.9.a, n fig.5.9.b, se prezint schema de comand i blocare a unuia dintre separatoare.

Fig.5.9.

11. Controlabilitate automat - Anclanarea automat a alimentrii de rezerv (AAR)

5.3.1.2.Controlabilitate automat

Pentru a crete nivelul de asigurare a continuitii n alimentarea cu energie electric a consumatorilor s-au conceput dispozitive de comand automat dintre care unele se vor prezenta n continuare.

Anclanarea automat a alimentrii de rezerv (AAR)

n prezent schemele de alimentare cu energie electric trebuie astfel concepute nct, indiferent de importana consumatorului, n timpul unei avarii la sursa de alimentare de baz, s existe posibilitatea unei alimentri de rezerv (cale suplimentar). Pentru aceasta, consumatorii pot avea: o dubl alimentare (prin dou linii sau dou transformatoare aflate permanent n funciune) sau o singur alimentare n regim normal de funcionare i una de rezerv, care s intervin numai cnd prima nu mai este n funciune.

Fig.5.9.

Dubla alimentare se aplic numai n cazul alimentrii unor consumatori foarte importani, fiind neeconomic; alimentarea de rezerv are urmtoarele avantaje:

-alimentarea de regim normal este utilizat la capacitatea nominal;

-echipamentul de protecie este mai simplu;

-alimentarea de rezerv poate servi ca rezerv pentru mai multe elemente aflate n funciune.

Trecerea pe alimentarea de rezerv, la ieirea din funciune a alimentrii normale se poate face manual sau automat. Trecerea manual dureaz mai mult i nici nu se poate aplica n instalaiile de distribuie sau posturile de transformare fr personal permanent de deservire operativ. De aceea trecerea pe alimentarea de rezerv trebuie s se fac automat.

Prin conectarea (anclanarea ntreruptorului) automat a alimentrii de rezerv (AAR) se nelege totalitatea dispozitivelor care, n scopul deconectrii din orice cauz a alimentrii de regim normal, conecteaz automat alimentarea de rezerv. n fig.5.10, sunt prezentate cteva soluii de asigurare a alimentrii de rezerv; conectarea alimentrii de rezerv se face prin nchiderea ntreruptoarelor normal deschise (reprezentate prin negru) ale acestora, n urma comenzii automate primite de la dispozitivul de AAR.

n fig.5.11. se prezint schema bloc a unui dispozitiv AAR care cuprinde:

1-elementul de pornire (care poate fi un releu de minim tensiune);

2-elementul de control, care condiioneaz funcionarea AAR de existena tensiunii pe alimentarea de rezerv;

3-elementul de timp care introduce o temporizare tAAR;

4-element de blocaj a acionrilor repetate.

Un dispozitiv AAR trebuie s ndeplineasc o serie de condiii i anume:

-s nu acioneze la scderi ale tensiunii U, determinate de defecte la consumatori;

-s acioneze numai dup ce defectele din amonte au fost lichidate, iar alimentarea de regim normal a fost deconectat.Ca urmare, pornirea dispozitivului de AAR poate fi determinat de:

a)-scderea sub o anumit valoare a tensiunii U;

b)-declanarea unuia din ntreruptoarele alimentrii de regim normal (I1).

Fig.5.11

Timpul propriu al dispozitivului tAAR, trebuie s fie ct mai mic, astfel nct pe durata golului de tensiune turaia motoarelor asincrone s se reduc ct mai puin astfel nct autopornirea s fie ct mai uoar. n caz contrar, se produce fenomenul de avalan de tensiune care se finalizeaz cu oprirea motoarelor. n prezent tAAR=(0,3-0,5)secunde.

n literatur [13] se prezint diferite variante de scheme ale dispozitivelor de AAR.

12. Reanclanarea automat rapid a alimentrii de regim normal;

Reanclanarea automat rapid a alimentrii de regim normal

Din analiza avariilor produse pe liniile electrice s-a constatat c n majoritatea lor sunt determinate de defecte trectoare, adic sunt scurtcircuite care dispar odat cu dispariia tensiunii, ca urmare a deconectrii liniei de ctre dispozitivele de protecie. Deci, dup deconectarea liniei cu defect, tensiunea dispare, izolaia la locul cu defect se reface i linia poate fi repus sub tensiune respectiv, ntreruptorul su poate fi reanclanat automat, dup un timp tRAR , pe seama aciunii unui dispozitiv automat de reanclanare (RAR). Timpul dup care ntreruptorul, deconectat de dispozitivele de protecie, poate fi reanclanat automat este format din timpul propriu al schemei RAR (ts) i din timpul propriu de anclanare al ntreruptorului (ta). Acest timp trebuie s fie mai mare dect timpul (tdi) de deionizare a mediului n care s-a produs defectul trector (pasager):

TRAR = ts + ta

(5.1.)

Pe de alt parte, acest timp trebuie s fie mai mic, pentru a se asigura (ca i n cazul AAR) autopornirea motoarelor electrice asincrone.

n fig.5.12. se prezint schema bloc a unui dispozitiv RAR, care conine elementul de pornire, de control, de temporizare a comenzii de

anclanare ctre ntreruptor.

Fig.5.12

Pornirea dispozitivului RAR se face:

-prin neconcordana dintre poziia ntreruptorului i cheii de comand (ca urmare a unei declanri automate) calea a;

-printr-un impuls de la elementele de protecie, calea b.

Dispozitivele RAR se clasific din mai multe puncte de vedere, dintre care, n contextul acestei lucrri, se prezint urmtoarele: dup durata de ntrerupere, dup numrul de cicluri i dup numrul de faze ce se reanclaneaz.Din punct de vedere al timpului de ntrerupere se deosebesc: dispozitive RAR ultrarapide (tRAR =( 0,1 0,5) sec), rapide (tRAR = (0,5 1,5 ) sec) i lente (tRAR > 1,5 sec).Dac dup operaia de reanclanare, defectul persist, linia este din nou deconectat automat de ctre dispozitivele de protecie. n continuare, dispozitivul RAR poate s rmn blocat , sau poate s repete operaia de reanclanare, ns dup durate mari. La dispozitivele RAR cu dou cicluri, timpul ntre dou cicluri trebuie s fie mai mare de 5 secunde, iar la cele cu trei cicluri durata ntre ciclul 2 i 3 trebuie s fie de 1 2 minute. Cele mai utilizate sunt dispozitivele RAR cu un ciclu, ultrarapide. Dup numrul de faze deconectate automat (n cazul n care ntreruptoarele trifazate sunt formate din trei uniti monofazate), aciunea RAR poate fi monofazat (RARM) sau trifazat (RART).

n fig.5.13. se prezint schema de principiu desfurat a unui dispozitiv RART cu un ciclu ultrarapid.

Ca urmare a deconectrii ntreruptorului (I) de ctre dispozitivul de

protecie (RP) prin circuitul 15 14, bloccontactul I1 (circuitul 10-11) se nchide i prin circuitul 11-12 se excit releul 2RI (bobina BA nu poate aciona, fiind nseriat cu 2 RI). Prin nchiderea contactului 2RI1 (circuitul 1-2) se excit releul 1 RB, care prin contactul sau cu temporizare la nchidere (tRAR), descarc condensatorul C pe bobina de tensiune a releului 3RIu (circuit 1-3-4). Prin nchiderea contactului 3RI1 i bobina de curent, releul 3RI1 se automenine i excit bobina de anclanare (RA) a ntreruptorului (circuitul 9-11).

Releul intermediar IRI (cu bobina de curent IRI1 i de tensiune IRIu) asigur blocarea sriturilor.

Deoarece timpul de rencrcare al condensatorului C prin rezistena 4R este mare (cca 20 sec.) dispozitivul RAR are un singur ciclu de funcionare.

13. Semnalizarea poziiei ntreruptoarelor cu o lampa;

14. Semnalizarea poziiei ntreruptoarelor cu doua lampi;

15. Semnalizarea poziiei ntreruptoarelor cu patru lampi;

Semnalizarea poziiei ntreruptoarelor.

Aa cum s-a precizat ntreruptorul este un element bistabil cu dou stri stabile anclanat (nchis) declanat (deschis). ns, deoarece fiecare din cele dou stri pot surveni pe seama a dou tipuri de comenzi (manuale sau automate) sunt necesare pentru stri ale acestuia i anume:

-declanat manual (DM) cnd ntreruptorul trece din starea de anclanat n cea de declanat n urma unei comenzi voite (manuale) dat prin cheia de comand, deci att cheia de comand ct i ntreruptorul (elementul comandat) sunt n aceeai poziie;

-anclanat manual (AM), cnd ntreruptorul, trece din starea declanat n cea de anclanat ca urmare a unei comenzi voite (manuale), dat prin cheia de comand (CC);

-declanat automat (DA), prin protecii, cnd cheia de comand rmne pe poziia ultimei comenzi voite (anclanat) i ca urmare, exist neconcordan ntre poziia elementului comandat i cea a elementului de comand manual;

-anclanat automat (AA), datorit unor instalaii de automatizare (AAR), cnd cheia rmne pe poziia corespunztoare strii anterioare (declanat).

Semnalizarea poziiei ntreruptoarelor se face prin semnalizare optic, cu lmpi de semnalizare. n fig. 5.16. a, se prezint semnalizarea poziiei folosind patru lmpi, n fig.5.16.b, folosind dou lmpi i lumina intermitent, iar n fig.5.16.c, semnalizarea poziiei cu o singur lamp, inclus n mnerul cheii de comand i lumina intermitent.

n cazul n care comanda se transmite prin butoane nu este posibil semnalizarea poziiei cu o singur lamp, fiind necesar i folosirea unui releu intermediar de fixare (memorare) a comenzii manuale (RFC), fig.5.17, care este un element logic bistabil.

16. Semnalizarea poziiei separatoarelor;Semnalizarea poziiei separatoarelor.

Lipsa comenzii automate, n cazul separatoarelor, face necesar de semnalizat numai dou poziii, nchis (manual) respectiv deschis (manual).

Numrul mare de separatoare a impus s se foloseasc pentru semnalizarea poziiei, un indicator de poziie (IP) i nu lmpi de semnalizare, capabil s reproduc trei stri: - vertical (corespunztor poziiei nchis a separatorului), - orizontal (separator deschis) i oblic (lipsa tensiunii operative), fig.5.18.

Fig.5.18

Semnalizri centrale de avarie

Aa cum s-a mai artat, pe lng semnalizrile optice ale poziiei aparatelor de comutaie, sunt necesar de semnalizat optic i alte stri ale elementelor componente ale unei instalaii de distribuie, precum i strile anormale sau de avarie. n acest scop se folosesc casete de semnalizare, n care se aprinde o lamp i astfel se vizualizeaz nscrisul de pe fereastra transparent a casetei, corespunztor defectului care s-a produs (de ex. lucrat protecia maximal la linia L1, lucrat releu presiune la transformatorul T1).

n cazul unei stri anormale, sau de defect pe lng semnalizarea optic local, pentru a atrage atenia personalului de conducere operativ, exist i o semnalizare acustic general, cu ajutorul unei hupe , H, fig.5.19., alimentat de la o bar de semnalizri centrale (BSC).

Fig.5.19

Deoarece schema din fig.5.19 nu permite repetarea aciunii unei semnalizri de avarie dect dup anularea celei anterioare (care duce i la anularea semnalizrii optice locale, de ex.din mnerul cheii de comand) n fig.5.20., se prezint o soluie ce permite resetarea aciunii unei semnalizri de avarie, dup anularea hupei, dar cu meninerea semnalizrii locale anterioare.

Fig.5.20.

17. Semnalizri centrale de avarie cu repetarea actiunii;

18. Semnalizri centrale de avarie fara repetarea actiunii;

Semnalizri centrale de avarie

Aa cum s-a mai artat, pe lng semnalizrile optice ale poziiei aparatelor de comutaie, sunt necesar de semnalizat optic i alte stri ale elementelor componente ale unei instalaii de distribuie, precum i strile anormale sau de avarie. n acest scop se folosesc casete de semnalizare, n care se aprinde o lamp i astfel se vizualizeaz nscrisul de pe fereastra transparent a casetei, corespunztor defectului care s-a produs (de ex. lucrat protecia maximal la linia L1, lucrat releu presiune la transformatorul T1).

n cazul unei stri anormale, sau de defect pe lng semnalizarea optic local, pentru a atrage atenia personalului de conducere operativ, exist i o semnalizare acustic general, cu ajutorul unei hupe , H, fig.5.19., alimentat de la o bar de semnalizri centrale (BSC).

Fig.5.19

Deoarece schema din fig.5.19 nu permite repetarea aciunii unei semnalizri de avarie dect dup anularea celei anterioare (care duce i la anularea semnalizrii optice locale, de ex.din mnerul cheii de comand) n fig.5.20., se prezint o soluie ce permite resetarea aciunii unei semnalizri de avarie, dup anularea hupei, dar cu meninerea semnalizrii locale anterioare.

Fig.5.20.