WWW.NEW.Z-PDF.RU
БИБЛИОТЕКА  БЕСПЛАТНЫХ  МАТЕРИАЛОВ - Онлайн ресурсы
 

««Приборы и методы экспериментальной ядерной физики. Электроника и автоматика экспериментальных установок» 7-11 ноября 2016 года №1. Практическое знакомство с ...»

Практикумы

Седьмой Международной молодежной научной школы

«Приборы и методы экспериментальной ядерной физики .

Электроника и автоматика экспериментальных установок»

7-11 ноября 2016 года

№1. Практическое знакомство с системой управления спектрометром

(Мурашкевич С.М., Петухова Т.Б.)

№2. Определение параметров PID регулятора температуры в системе

регулятора LS325 и печи с образцом

(Зернин Н.Д.)

№3. Определение динамических параметров шагового двигателя и

точности срабатывания концевых выключателей исполнительного механизма (Сиротин А. П.) №4. Наблюдение сигналов от нейтронных детекторов. Измерение амплитудных спектров сигналов (Богдзель А.А., Круглов В.В.) №5. Применение компьютерной системы проектирования Quartus II для разработки типовых логических модулей системы сбора и накопления данных нейтронных спектрометров с использованием программируемых логических матриц ALTERA (Дроздов В.А., Коробченко М.В.) №6. Измерение координатного спектра тепловых нейтронов (Чураков А.В.) №7. Сборка криостата с криорефрижератором замкнутого цикла (Черников А.Н.) №8. Подключение персонального компьютера к локальной вычислительной сети ЛНФ (Сухомлинов Г.А.)

-2Практикум №1 Практическое знакомство с системой управления спектрометром Преподаватели: Мурашкевич Светлана Маратовна, Петухова Татьяна Борисовна Цель работы Знакомство со структурой, составом и принципами организации системы управления спектрометром на примере инструментального комплекса Sonix+. Получение практических навыков по загрузке комплекса, ручного управления устройствами, подготовке задания на эксперимент и управлению ходом измерения .

Описание установки В работе используется один из спектрометров 7 канала реактора ИБР-2М .

Методика поведения работы Прежде всего, демонстрируется оборудование спектрометра, поясняется его состав и назначение отдельных узлов. Объясняется смысл и методика измерения на спектрометре .

Далее показывается собственно система управления, стойки с контроллерами и управляющий компьютер. Кратко поясняется назначение каждого узла и интерфейс связи с компьютером .

В программном обеспечении демонстрируются основные компоненты комплекса, как системные, так и составляющие пользовательский интерфейс. При этом кратко разъясняется характер взаимосвязей различных компонент и принципы их взаимодействия .

Выполняется загрузка управляющих модулей системы с помощью программы Scp .

Напоминается структура иерархии управляющих модулей – драйверов и серверов .

Демонстрируются возможности проверки правильности загрузки .

Поясняется роль «базы данных» в комплексе и ее возможности. С помощью Varman Spy показывается реальное содержимое базы .

–  –  –

Напоминаются понятия устройства и унифицированного протокола (команды, почтовые ящики, сигналы). На примере моторов демонстрируется ручное управление устройствами из скрипта и из программы AxisControl так, чтобы слушатели могли наблюдать за их перемещением. Затем слушателям предлагается самим задать ряд команд .

Поясняется роль скрипта в системе. Демонстрируется библиотека операций спектрометра и примеры конкретных заданий .

Демонстрируется пользовательский интерфейс (программы Reflex, LogViewer, is_client и SpectraViewer), поясняется их назначение и возможности .

Далее слушателям предлагается самостоятельно «провести» эксперимент .

Отчет По ходу работы слушателям задаются контрольные вопросы, призванные продемонстрировать понимание изучаемого материала .

Литература Справочная информация о комплексе Sonix+ может быть получена на сайте http://sonix.jinr.ru/wiki/doku.php?id=ru:index

–  –  –

Цель работы Получение навыков работы с ПИД регуляторами температуры .

Получение первичных навыков работы с оборудованием термостатировани я, датчиками температуры и нагревательными элементами, а также опыта работы с объектами регулирования (ОР) для получения приемлемых параметров регулятора .

Описание установки .

В работе используются: нагревательный элемент 20 Ом, мощностью 25 Вт, датчик температуры – термопара типа «К», компенсационный провод типа «К», и оборудование фирмы Lake Shore Cryotronics – контроллер температуры «Lake Shore 325» .

Контроллер подключен к ПК через конверторы ОВЕН: AC-4 типа RS485 / USB и АС3М RS485/RS232. На ПК установлена программное обеспечение Lake Shore Cryotronics Chart Recorder для представления результатов измерения .

Для примера, ниже на фото представлена система термостатирования кассеты с 12 образцами на спектрометре ЮМО (4 канал реактора ИБР-2) и рефрижератор LAUDA (диапазон температур 0-100) .

–  –  –

-8Методика определения коэффициентов ПИД регулятора .

Объект регулирования:

– нагревательный элемент: резистор 20 Ом мощностью 25 Вт .

– датчик - термопара типа К. В качестве датчика использован компенсационный провод для термопары типа К. Его показания достоверны для температур до 100С .

Задача – регулирование температуры образца .

Этап №1. Найти оптимальные параметры ПИД регулятора .

Датчик установлен непосредственно на нагревательном элементе .

Установите на регуляторе режим ручного управления, разорвав обратную 1 .

связь прибора .

Убедитесь, что выходная мощность прибора равна «0%». На кнопочной 2 .

панели устройства, постепенно повышая выходную мощность, на 5 – 7 %, убедитесь, что показания температуры на контроллере растут и система работоспособна .

Добейтесь устойчивого и неизменного состояния температуры ОР (объекта 3 .

регулирования) Проведите эксперимент с целью ручного определения коэффициентов ПИД 4 .

регулирования. Порядок проведения эксперимента смотрите в приложении 1 .

Замкните обратную связь прибора и запустите режим автоматического 5 .

определения коэффициентов ПИД регулирования .

Этап №2. С помощью ручной коррекции параметров «ПИД» получить перерегулирование не хуже 0,1 в диапазоне 30-100С (303 – 373 К) .

Последовательно меняя задание, пройдите диапазон от 30С до 100С (303 – 1 .

373 К) с интервалом в 10С .

Определите перерегулирование на каждом шаге. Корректируя 2 .

коэффициенты, получите нужное качество регулирования .

Полученный опыт даст необходимые навыки для проведения экспериментов на реакторе ИБР-2 и поможет понять влияние параметров регулятора на качество регулирования .

Выключение оборудования .

Перевести регулятор в ручной режим. Установить выходную мощность OP в «0» .

Выключить питание регулятора. Отключить напряжение 220В .

–  –  –

Общие сведения по ПИД регулированию Пропорциональная составляющая Пропорциональная составляющая вырабатывает выходной сигнал, противодействующий отклонению регулируемой величины от заданного значения, наблюдаемому в данный момент времени. Он тем больше, чем больше это отклонение .

Если входной сигнал равен заданному значению, то выходной равен нулю .

Однако при использовании только пропорционального регулятора значение регулируемой величины никогда не стабилизируется на заданном значении. Существует так называемая статическая ошибка, которая равна такому отклонению регулируемой величины, которое обеспечивает выходной сигнал, стабилизирующий выходную величину именно на этом значении. Например, в регуляторе температуры выходной сигнал (мощность нагревателя) постепенно уменьшается при приближении температуры к заданной, и система стабилизируется при мощности, равной тепловым потерям .

Температура не может достичь заданного значения, так как в этом случае мощность нагревателя станет равна нулю, и он начнёт остывать .

- 10 Чем больше коэффициент пропорциональности между входным и выходным сигналом (коэффициент усиления), тем меньше статическая ошибка, однако при слишком большом коэффициенте усиления при наличии задержек (запаздывания) в системе могут начаться автоколебания, а при дальнейшем увеличении коэффициента система может потерять устойчивость .

Интегрирующая составляющая Интегрирующая составляющая пропорциональна интегралу по времени от отклонения регулируемой величины. Её используют для устранения статической ошибки .

Она позволяет регулятору со временем учесть статическую ошибку .

Если система не испытывает внешних возмущений, то через некоторое время регулируемая величина стабилизируется на заданном значении, сигнал пропорциональной составляющей будет равен нулю, а выходной сигнал будет полностью обеспечиваться интегрирующей составляющей. Тем не менее, интегрирующая составляющая также может приводить к автоколебаниям при неправильном выборе её коэффициента .

Дифференцирующая составляющая Дифференцирующая составляющая пропорциональна темпу изменения отклонения регулируемой величины и предназначена для противодействия отклонениям от целевого значения, которые прогнозируются в будущем. Отклонения могут быть вызваны внешними возмущениями или запаздыванием воздействия регулятора на систему .

Рис. 4. Система управления с обратной связью с участием ПИД-регулятора .

Система управляет величиной y(t), т.е. выводит величину y(t) на заданное извне значение u(t). На вход ПИД-регулятора подаётся ошибка e(t), выход ПИД-регулятора

–  –  –

Формула ПИД регулятора для понимания сути процесса ПИД регулирования

Где:

u (t) — наша Функция;

P — пропорциональная составляющая;

I — интегральная составляющая;

D — дифференциальная составляющая;

e (t) – текущая ошибка;

Kp — пропорциональный коэффициент;

Ki — интегральный коэффициент;

Kd — дифференциальный коэффициент;

В программной реализации, переходят к дискретной реализации:

u(t) = P(t) + I(t) + D(t) P(t) = Cp * e(t) I(t) = I(t – T) + Ci * e(t) D(t) = Cd * ( e(t) – e(t-T) ) Cp, Ci, Cd – коэффициенты дискретного ПИД регулятора;

T – период дискретизации(период, с которым вызывается ПИД регулятор) .

–  –  –

Разрыв обратной связи .

1 .

Для этого на кнопочной панели контроллера нажмите клавишу “Control Setup”, затем несколько раз нажмите клавишу “Enter” до появления на дисплее параметра “Control Mode” – «Режим управления». Нажимая клавиши «Вверх» и «Вниз», выберите режим “Control Mode Open”. Для ввода нового значения нажмите клавишу “Enter”. Затем для выхода в главный экран нажмите клавишу “Escape”.

На рисунке ниже показан вариант с режимом управления при замкнутой обратной связи:

Установка мощности нагревателя .

2 .

Для входа в ручной режим установки мощности нагревателя нажмите клавишу “Manual Heater”. Клавишами на цифровой панели контроллера введите требуемое значение. Для ввода значения нажмите клавишу “Enter”. Устройство перейдет в главный экран .

3. Переведите контроллер в режим источника тока .

Для этого на кнопочной панели контроллера нажмите клавишу “Control Setup”, затем несколько раз нажмите клавишу “Enter” до появления на дисплее параметра “Heater Out” – «Выход нагревателя». Нажимая клавиши «Вверх» и «Вниз», выберите режим “Heater Out Current”. Для ввода нового значения нажмите клавишу “Enter”. Затем для выхода в главный экран нажмите клавишу “Escape”. ”. На рисунке ниже показан вариант с режимом “Heater Out Power”. В вашем случае нужно установить режим нагрева “Heater

Out Current”:

–  –  –

Методика ручного определения коэффициентов ПИД регулирования с 5 .

помощью ПО “Lake Shore Cryotronics Chart Recorder” .

Добейтесь неизменного состояния температуры ОР (объекта регулирования) 5.1 .

В разомкнутой цепи регулирования повысьте мощность нагрева ОР на 10 – 5.2 .

20% .

На график проведите касательную к полученной кривой в точке, где наклон 5.3 .

касательной будет максимален .

Рис. 5. График изменения температуры .

–  –  –

Определите «Мертвое» время процесса _m как промежуток времени, 5.4 .

определяемого точкой пересечения касательной и средней линии температуры первого устойчивого состояния Т1. Как правило, оно очень мало. Поэтому воспользуйтесь инструментом приближения. Выделите желаемую область графика левым щелчком мыши, а затем удерживайте клавишу, сформировав область для увеличения в программе “Lake Shore Cryotronics Chart Recorder” .

–  –  –

Ввод найденных коэффициентов ПИД регулирования .

6 .

Остановите нагрев ОР .

6.1 .

Для этого нажмите клавишу “Heater range”, стрелками «вверх» и «вниз» выберите параметр “Heater range Off”. Нажмите клавишу “Enter” для применения настройки .

Замкните обратную связь .

6.2 .

Для этого на кнопочной панели контроллера нажмите клавишу “Control Setup”, затем несколько раз нажмите клавишу “Enter” до появления на дисплее параметра “Control Mode” – «Режим управления». Нажимая клавиши «Вверх» и «Вниз», выберите режим “Control Mode Closed”. Для ввода нового значения нажмите клавишу “Enter”. Затем для выхода в главный экран нажмите клавишу “Escape”.

На рисунке ниже показан вариант с режимом управления при замкнутой обратной связи:

Переведите устройство в ручной режим ввода коэффициентов ПИД 6.3 .

регулирования .

Нажмите клавишу “Auto Tune”. Стрелками «вверх» и «вниз» выберите режим “Tune

Mode Manual PID”. Для примера на рисунке устройство переведено в режим “Auto”:

Введите вручную найденные коэффициенты ПИД регулирования .

6.4 .

Установите значение пропорциональной составляющей “P”. Для этого нажмите на кнопочной панели контроллера “Lake Shore 325” клавишу “P”. С помощью цифровой клавиатуры введите требуемое значение. Нажмите клавишу “Enter” для вода значения .

Аналогичным образом произведите настройку интегральной (клавиша “I”) и диференциальной (клавиша “D”) составляющих .

Задайте требуемое значение температуры для проверки найденных 7 .

коэффициентов ПИД регулирования .

–  –  –

Перевод нагревателя в рабочее состояние .

7.1 .

Нажмите клавишу “Heater range”, стрелками «вверх» и «вниз» выберите параметр “Heater range Low” «медленный нагрев». Нажмите клавишу “Enter” для применения настройки .

После проверки найденых коэффициентов ПИД. Задайте начальное значение 7.2 .

температуры для выполнения следующего шага .

Добейтесь перегулирования системы не более 0.1K .

8 .

Произведите ручную коррекцию коэффициентов ПИД с помощью кнопочной панели устройства. Далее проверьте точность скорректированных коэффициентов ПИД с помощью нового задания температуры. Порядок изменения ПИД коэффициентов смотри в п. 6.4.. Задание нового значения температуры см. п 7 .

Остановите режим нагрева .

8.1 .

Автоматическое определение коэффициентов ПИД регулирования .

9 .

На кнопочной панели контроллера нажмите клавишу “Auto Tune”.

Клавишами со стрелками «вверх» и «вниз» выберите режим “Tune Mode Auto PID”:

Нажмите клавишу “Enter” .

Задание температуры в режиме автоматического подбора 10 .

коэффициентов ПИД .

Нажмите клавишу “Set Point”. Используя клавиши цифровой клавиатуры, задайте нужное значение температуры. Далее нажмите клавишу “Enter” .

10.1. Переведите нагреватель в рабочее положение. См. п. 7.1 .

Дождитесь установления заданного значения температуры .

10.2 .

- 17 Сравните найденные ранее коэффициенты ПИД с коэффициентами вычисленными автоматически .

Работа контроллера Lake Shore в режиме “Ramp” изменения значения 11 .

темперы с заранее заданной скоростью .

Другими словами, в данном режиме устройство может менять температуру равномерно на определенное количество градусов в минуту. Чтобы перевести устройство в данный режим необходимо нажать клавишу “Control Setup” и последовательным нажатием клавиши “Enter” выбрать строчку “Setpoint Ramp On”. Примените выбранную настройку .

Далее вы увидите окно следующего содержания:

Клавишами цифровой клавиатуры выберите требуемое значение изменения температуры в минуту. Например 5 градусов К в минуту. Примените выбранные настройки, нажав клавишу “Enter”. Затем “Escape” .

Завершение работы с устройством .

12 .

Составьте отчет о проделанной работе .

13 .

–  –  –

Цель работы Получение опыта работы с исполнительными механизмами (ИМ) спектрометров на базе шаговых двигателей, а также по построению систем управления на контроллерах управления ш аговыми двигателями, например, на базе контроллеров ОSM42 фирмы Онитекс (Россия) .

С помощью программы для контроллера ОSM42 предлагается подобрать оптимальные параметры движения ИМ. Меняя скоростные характеристики движения и токовые параметры мотора, предлагается определить максимально возможную рабочую скорость шаговых двигателей в составе представленных устройств. Предлагается построить зависимость максимальной частоты работы шагового двигателя от тока двигателя .

С помощью программы для контроллера ОSM42 предлагается определить точность позиции ЛК (левый концевой выключатель (концевик) – ограничение диапазона перемещения слева, т.е .

меньших показаний программного датчика шагов) и ПК (правый концевик - ограничение диапазона перемещения справа, т.е. больших показаний программного датчика шагов) концевиков, ограничивающих диапазон перемещения ИМ, величины расстояния между концевиками на рабочей скорости шагового двигателя и их повторяемость результата. Меняя рабочую частоту шагов двигателя, предлагается определить зависимость позиции ЛК концевика от рабочей скорости шагового двигателя .

Описание установки .

В работе используется контроллер ОSM42 и устройства на базе шаговых двигателей:

- FL57STH76-2804B (2,8А), смонтированный на подставке

- ДШИ200 перемещения диафрагмы поперек пучка

- ДШИ200 ширины диафрагмы .

- ДШИ200 столика «смены Образцов»

- ДШИ200 гониометра с вертикальной осью вращения .

–  –  –

Преобразователь АС4 кабелем USB подключается к управляющему ПК и служит преобразователем интерфейса из USB в RS485. Контроллеры управления шаговыми двигателями OSM42 управляются по RS485. Для исследования скоростных характеристик шагового двигателя

–  –  –

Программа управления OSM42 также позволяет задать направление движения, количество шагов, запускать и останавливать движение. Инструкция по пользованию программой ручного управления OSM42 представлена в приложении .

Если двигатель при заданных параметрах не теряет синхронизации, количество шагов между концевиками остается неизменным или ошибка при встрече концевика на превышает 1-3ш и не наращивается при повторении движения, то заданные параметры можно считать приемлемыми .

Определение оптимальных параметров движение шагового двигателя .

Включите питание каркаса 3U .

Запустите программу «Onitex_test 11 11 2015»

–  –  –

По команде Init OSM – выбранные значения параметров будут занесены в контроллер .

Например, в качестве исходных данных для начала исследования FL57STH76 -2804B можно принять следующие значения:

стартовая скорость = конечная скорость 200ш/с

–  –  –

Кол. шагов на торможение (адрес 16391) 250 или Fраб/2

1.Определите рабочий ток шагового двигателя .

выбираем стартовую скорость 500ш/с, как типичную при максимальной нагрузочной способности шагового двигателя .

постепенно увеличивая рабочий ток, находим минимальный ток, при котором происходит плавный старт, отсутствуют резонансы и нет выхода из синхронизации. При этом ускорение устанавливаем плавным, например выход на рабочую скорость за 2-3с в результате выбираем ток несколько ниже паспортного значения - 2000мА .

2.Определите максимальную стартовую скорость (равна скорости при завершении движения):

постепенно увеличивая стартовую скорость, находим максимальную при которой происходит плавный старт, отсутствуют резонансы и нет выхода из синхронизации. При этом ускорение устанавливаем плавным, например выход на рабочую скорость за 2-3с в результате выбираем стартовую скорость - 500ш/с .

3.Определите максимальную рабочую скорость:

постепенно увеличивая рабочую скорость, находим максимальную, на которой не происходит выхода из синхронизации .

в результате выбираем рабочую скорость - 2000 ш/с .

4. Определяем оптимальное ускорение постепенно увеличивая ускорение, находим максимальное, на котором не происходит выхода из синхронизации (при a=200 «налетаем на резонанс») .

в результате выбираем рабочую скорость - 1000 ш/с/с .

5. Определяем оптимальные количество шагов на торможение .

–  –  –

- из практического опыта следует выбирать Nторм. = Fраб/2 в результате выбираем Nторм. = Fзаб/2= 2000/2= 1000ш

6. Постройте зависимость максимальной рабочей частоты от тока двигателя .

–  –  –

1,5А 8000 2А 6000 2,5А 5000 2,8А 4000

7. Определение оптимальных параметров движение шагового двигателя и построение зависимости максимальной рабочей частоты от тока двигателя рекомендуется повторит ь для каждого из устройств лабораторной работы .

Определение точности позиции ЛК и ПК концевиков, величины расстояния между концевиками на рабочей скорости шагового двигателя и их повторяемости .

Включите питание каркаса 3U .

Запустите программу «Onitex_test 11 11 2015»

Запишите в блок подобранные ранее значения параметров По команде Init OSM – выбранные оптимальные значения параметров будут занесены в контроллер .

1.Процедура «привязки» программного датчика положения к ЛК:

- выполните процедуру поиска ЛК по п.2 .

- обнулите программный датчик положения или счетчик шагов [32770] = 0

2.Процедура поиска ЛК:

- если Вы находились далеко от ЛК, т.е. при движении к ЛК можете разогнаться до рабочей скорости, то:

- «найдите» ЛК, задав перемещение влево на большое кол. шагов,

–  –  –

2.Процедура поиска ПК:

- если Вы находились далеко от ПК, т.е. при движении к ПК можете разогнаться до рабочей скорости, то:

- «найдите» ПК, задав перемещение вправо на большое кол. шагов, например 100000 .

- по адресу [32770] можно прочитать показания программного датчика положения, по которому был встречен ПК

- если Вы находились рядом с ПК, то:

–  –  –

3.Определение позиции ЛК, ПК и расстояния между ними

- выполните процедуру поиска ЛК и запишите показания программного датчика положения в таблицу

- выполните процедуру поиска ПК и запишите показания программного датчика положения в таблицу

- разницу положений ЛК и ПК запишите в таблицу

–  –  –

ХХХХ ХХХХ По изменениям этих показаний можно судить о точности концевиков и возможной потере шагов .

–  –  –

ХХХХ ХХХХ

5. Определение позиции ЛК и ПК концевиков, величины расстояния между концевиками и их повторяемости на рабочей скорости шагового двигателя рекомендуется повторить для каждого из устройств лабораторной работы .

Выключение оборудования .

Выйдите из программы легальным образом, т.е. двигатель не должны перемещаться .

Выключите питание контроллеров .

Отчет .

Рекомендуется повторить для каждого из устройств лабораторной работы:

- FL57STH76-2804B (2,8А), смонтированный на подставке

- ДШИ200 столика «смены Образцов»

- ДШИ200 гониометра с вертикальной осью вращения .

- ДШИ200 перемещения диафрагмы поперек пучка

- ДШИ200 ширины диафрагмы,

Например, для FL57STH76 -2804B:

1.Таблица оптимальных параметров движение шагового двигателя .

стартовая скорость = конечная скорость 500ш/с

–  –  –

1,5А 8000 2А 6000 2,5А 5000 2,8А 4000

3. Таблица позиций ЛК, ПК и расстояния между ними:

–  –  –

ХХХХ ХХХХ

4. Таблица зависимости позиций ЛК, ПК и расстояния между ними от рабочей скорости шагового двигателя .

–  –  –

2.Выберите номер СОМ порта преобразователя АС4 (USB-RS485): «Serial port»

3.Установие соединение с СОМ портом: «Connect»

- при успешной записи параметров ответ: «Connect Ok» с указанием подсоединенного СОМ порта

4.Выберите номер двигателя; «Device slave address»

5-6.Выбор направления движения «Move Direct»: «to LEFT» или «to RIGHT»

7.Выбор количества шагов как задание на движение: «Steps»

–  –  –

- в окне «Current position»: индицируется текущее показание программного датчика шагов со знаком .

- кнопка «Stop Motor» доступна для останова движения .

9.Запись текущего значения программного датчика шагов (только в состоянии покоя):

- установите в «Register Address»: 32770 – адрес программного датчика шагов контроллера

- нажмите «Read» для чтения текущее показание программного датчика шагов

–  –  –

10.Запись любого параметра OSM .

- проводится по п.9, с соответствующим адресом (см. Описание OSM17)

11.Чтение любого параметра OSM .

- проводится по п.9, с соответствующим адресом (см. Описание OSM1)

–  –  –

1.«Привязка» программного датчика положения к ЛК (Левому концевику) (п.1. выполнить только 1 раз перед началом проверок)

ПЕРВЫЙ ПОИСК ЛК:

- задайте движение в сторону ЛК на большое количество шагов: например, 200000, чтобы «наткнуться» на ЛК при движении на рабочей скорости. Например, 500ш/с .

НЕПОСРЕДСТВЕННО «ПРИВЯЗКА» программного счетчика шагов к ЛК:

- переместитесь от ЛК на ПК, если он есть, или на допустимое кол. шагов в разрешенном диапазоне, например, 1000ш

- задайте движение в сторону ЛК на большое количество шагов: например, 200000, чтобы «наткнуться» на ЛК при движении на рабочей скорости. Например, 500ш/с .

- наткнувшись на ЛК, задайте (запишите 32770=0) программный датчик положения, как «0»

2.Перемещение на ЛК .

- задайте движение в сторону ЛК на большое количество шагов: например, 200000, чтобы «наткнуться» на ЛК при движении на рабочей скорости. Например, 500ш/с .

3.Перемещение на ПК, если он есть .

- задайте движение в сторону ПК на большое количество шагов: например, 200000, чтобы «наткнуться» на ПК при движении на рабочей скорости. Например, 500ш/с .

3.Проверка ПК, если он есть

- переместитесь на ЛК .

- переместитесь на ПК .

–  –  –

Если при очередном повторении п.3. ошибка не нарастает, то это ХОРОШО! .

4.Проверка ЛК (п.1. выполнить только 1 раз перед началом проверки)

- переместитесь на ПК, если он есть или на допустимое кол. шагов вправо в разрешенном диапазоне, например, 1000ш

- переместитесь на ЛК .

- если Вы встретили ЛК и ошибка в пределах 2 шагов (по отношению к «паспортному значению»

положения ЛК =0), то это ХОРОШО! Более 4 шагов – плохо!

Если при очередном повторении п.4. ошибка не нарастает, то это ХОРОШО! .

5.Проверка ЛК и ПК, если ПК есть, одновременно (п.1. выполнить только 1 раз перед началом проверки)

- переместитесь на ПК, или на допустимое кол. шагов в разрешенном диапазоне, например, 1000ш .

- если Вы встретили ПК и ошибка в пределах 2 шагов (по отношению к «паспортному значению»

положения ПК), то это ХОРОШО! Более 4 шагов – плохо!

Если при очередной встрече ПК ошибка не нарастает, то это ХОРОШО! .

- переместитесь на ЛК .

- если Вы встретили ЛК и ошибка в пределах 2 шагов (по отношению к «паспортному значению»

положения ЛК), то это ХОРОШО! Более 4 шагов – плохо!

Если при очередной встрече ПК ошибка не нарастает, то это ХОРОШО! .

–  –  –

Основные особенности контроллера управления шаговым двигателем OSM-42RA Контроллер OSM-42RA является более мощной версией популярного контроллера OSM-17RA. Обладая теми же габаритами и функциональностью, контроллеры OSM-42RA позволяют управлять более мощными двигателями с током до 4.2А и напряжениями до 45В .

Уникальная отличительная особенность контроллера шагового двигателя OSMRA заключается в наличии двух интерфейсов: RS-232 и RS-485. Это позволяет существенно расширить области применения контроллеров. Интерфейс RS-232 удобно использовать для подключения одного контроллера к ПК, ПЛК или внешнему контроллеру, а RS-485 позволяет объединять в сеть до 32-х устройств. Это позволяет создавать технологические линии с распределенным управлением, к примеру, от компьютера через соответствующий переходник .

Основные отличительные особенности устройства:

поддержка протокола Modbus: установка скорости, ускорения, режима дробления шага, величины перемещения, направления движения шагового двигателя;

микрошаг до 1/16;

наличие встроенной энергонезависимой памяти;

возможность подключения энкодера или счетчика;

автоматическое переключение направления вращения двигателя при поступлении сигнала от датчика реверса;

возможность подключения до 32-х устройств к компьютеру через переходник USB или RS-232;

три оптоизолированных входа, пять неизолированных входов;

один изолированный выход для подачи сигналов внешним устройствам;

совместимость с OSM SDK - примеры программирования устройства, библиотеки с удобным API и полной документацией .

Для отладки контроллера можно использовать программу Modbus Terminal, а для быстрого программирования собственных проектов - пакет OSM SDK .

–  –  –

На спектрометрах ИБР-2М используется широкий набор исполнительных механизмов. Это – гониометры, устройства перемещения или вращения образца или детектора и т.п. Структурная схема систем управления исполнительных механизмов представлена на рис.1 .

–  –  –

Рис.1. Система управления исполнительными механизмами спектрометров ИБР-2М Например, на спектрометре ЮМО количество двигателей в системе управления достигает 32. На рис. 2-4 представлены некоторые исполнительные механизмы спектрометра ЮМО .

–  –  –

На спектрометрах ИБР-2М управляющий ПК, в основном, находится в отдельно стоящем модуле, а сам спектрометр – в зоне спецдопуска на расстоянии до 30м от управляющего ПК .

Для удаленного управления комплексом исполнительных механизмов спектрометра целесообразно использовать интерфейс RS485 с гальванической развязкой (или оптический удлинитель USB1.0) .

Преобразователь «АС4» USB-to-RS485 располагается у управляющего ПК, подключается к порту USB и эмулируется как СОМ-порт ПК .

Стойка управления двигателями находится на расстоянии 25-30 от ПК и в непосредственной близости от исполнительных механизмов (4-12м) .

Система управления шаговыми двигателями включает до 32 последовательно соединенных по линии связи RS485 контроллеров OSM-42 фирмы «Onitex» (РФ). Если количество двигателей превысит 32, то система полностью дублируется в соответствии с нужным количеством каналов управления шаговыми двигателями и подключается к ПК по отдельной линии связи .

Каждый контроллер OSM-42 имеет свой адрес (1-32) на линии RS485 и после получения команды от ПК обеспечивает автономное управление своим двигателем. Это позволяет установку исполнительных механизмов в заданное положение производить с использованием одновременного движения всех двигателей, что существенно экономит

- 39 время. Однако, на спектрометрах реактора ИБР-2М принято поочередное управления механизмами спектрометра в интересах обеспечения надежности перемещений и экономии источников питания .

Контроллеры OSM-42 конструктивно выполнены в виде модулей каркаса 3U, по два контроллера в одном блоке (рис.5.). Это позволило разместить в одном каркасе 19” 3U до 14 модулей или до 28 контроллеров ОSM-42 (рис.6.). При увеличении количества контроллеров добавляется следующий каркас 3U с отдельным питанием и отдельным подключением к ПК через преобразователь USB-RS485 (АС4 фирмы ОВЕН)

Основные параметры контроллера OSM-42:

–  –  –

Круглов Владимир Васильевич (vkruglov@nf.jinr.ru, тел.8-496-21-64136) Цель работы Закрепление теоретических знаний по детекторам нейтронов различных типов, по детекторной электронике, ознакомление с электроникой регистрации тепловых нейтронов .

Знакомство с сигналами, генерируемыми различными типами детекторов нейтронов (газоразрядные детекторы с газообразным конвертором нейтронов; газоразрядные детекторы с твёрдым конвертором; сцинтилляционные детекторы на основе 6LiF-ZnS(Ag) экранов; сцинтилляционные детекторы на основе литиевых стёкол и литиевой керамики) .

Описание установки

Блок-схема установки приведена на рис.1. Она включает в себя крейт NIM, высоковольтный источник питания, зарядочувствительный предусилитель, спектрометрический усилитель, многоканальный анализатор, персональный компьютер, детектор медленных нейтронов того или иного типа и цифровой осциллограф LeCroy .

Методика измерений и обработки результатов

После включения напряжения питания устанавливается рабочее напряжение на исследуемом детекторе нейтронов. На осциллографе наблюдаются импульсы от нейтронного источника. С помощью программы ADMCA набирается амплитудный спектр .

Определяется положение и разрешение пика полного поглощения из реакции .

Производится энергетическая калибровка анализатора. Снимается зависимость разрешения от постоянной формировки спектрометрического усилителя. Выбирается оптимальное значение. Определяется требуемый коэффициент усиления спектрометрического усилителя. С помощью генератора точной амплитуды определяется уровень шума тракта. Цифровым осциллографом записываются импульсы после предусилителя и усилителя и с помощью встроенных функций прибора вычисляются основные параметры сигналов .

- 42 Отчет В отчете описываются исследованные детекторы нейтронов, особенности их работы, структура спектрометрического тракта, порядок проведения работы, полученные результаты. Представляются основные параметры для разработки электронного тракта для исследованных нейтронных детекторов .

–  –  –

Цель работы

a) Ознакомление с системой проектирования Quartus II [1], описание на языке AHDL/VHDL [2] и моделирование работы электронных схем типовых логических модулей .

b) Ознакомиться с методами разработки блоков системы сбора данных для нейтронных спектрометров на примере блока DeLiDAQ-2D [4], построенного c применением ПЛИС .

Описание установки

a) Персональный компьютер с установленной системой проектирования Quartus II

b) Установка включает блок DeLiDAQ-2D, оптоволоконную линию связи, адаптер связи FLINK-USB2.0, персональный компьютер, USB-Blaster –программатор ПЛИС ALTERA .

Постановка задачи Ознакомиться с принципом работы базовых логических и арифметических a) вычислительных модулей [3] таких как: регистр, сдвиговый регистр, счётчик, приоритетный шифратор, дешифратор, мультиплексор, схема сравнения, сумматор/вычитатель, управляющий конечный автомат, буферные памяти с разными дисциплинами обслуживания, а также со встроенными библиотечными функциями системы проектирования .

Описать и откомпилировать на языке системы алгоритмы работы некоторых модулей (по выбору) .

Задать входные воздействия и проверить работоспособность спроектированного алгоритма какого-либо модуля с помощью функционального и временного моделирования .

- 44 Оценить максимальную частоту работы модуля и использованные аппаратные ресурсы ПЛИС .

Ознакомиться с процедурой программирования аппаратной конфигурации ПЛИС ALTERA .

b) Блок сбора и накопления данных DeLiDAQ-2D включает в себя 8-канальный преобразователь время-код (TDC-GPX) с разрешением 80пс, программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС), где хранятся и выполняются микропрограммы, осуществляющие логические операции, отбор и фильтрацию событий. Блок имеет гистограммную память объёмом 1Гбайт, которая позволяет накапливать 3-мерные спектры X-Y-TOF размером 256М 32-разрядных слов .

DeLiDAQ-2D обеспечивает сбор и накопление данных с одно- и двухкоординатных позиционно-чувствительных детекторов (ПЧД) в режимах гистограммирования (on-line сортировка и накопление спектров в памяти блока) и списочный режим (list mode) .

Для разработки и отладки алгоритмов работы блока DeLiDAQ-2D с использованием ПЛИС фирмы ALTERA используется система проектирования Quartus II .

На примере разработки встроенного модуля формирования тестовых входных сигналов TDC задать входные воздействия имитирующие данные ПЧД и проверить работоспособность спроектированного алгоритма в режиме моделирования .

Включить разработанный модуль в общий проект ПЛИС блока DeLiDAQ-2D .

Откомпилировать изменённый проект и запрограммировать ПЛИС с помощью программатора USB-Blaster .

Проверить работоспособность блока в режиме «TEST» с использованием программы сбора данных TEST DeLiDAQ2 на персональном компьютере. Оценить характеристики временной шкалы TDC .

Отчёт В отчёте в устной форме рассказать о работе алгоритма конкретного модуля и о результатах его моделирования .

Рассказать о работе блока DeLiDAQ2 в системы сбора данных с ПЧД и о процессе программирования ПЛИС .

Ссылки:

http://www.altera.com;

1 .

2. D.R.Coelho, The VHDL handbook, Kluwer Academic Publishers, 1992;

Е.П.Угрюмов, Цифровая схемотехника, БХВ-Петербург, 2004 .

3 .

F.V. Levchanovskiy, S.M. Murashkevich. De-Li-DAQ-2D – a New Data Acquisition 4 .

System for Position-Sensitive Neutron Detectors with Delay-Line Readout. ISSN 1547

–  –  –

Цель работы Ознакомление с методами регистрации тепловых нейтронов. Получение практического опыта измерений с помощью детекторов ионизирующих излучений .

Описание установки

–  –  –

Схема установки показана на рисунке 1. В состав установки входят следующие компоненты: позиционно-чувствительный детектор; крейт NIM с блоками дискриминатора со следящим порогом PS715 фирмы Philips Scientific и источником высокого напряжения NHQ206L фирмы Iseg Spezialelektronik GmbH; персональный компьютер с платой сбора и накопления данных (PCI-DAQ); 5 быстродействующих предусилителей, установленных на боковых стенках корпуса детектора; блок задержек и блок питания предусилителей(на схеме не показан) .

Сигналы с катодов детектора (X1,X2,Y1,Y2) и, через разделительную емкость, с анода поступают на предусилители и затем на пятиканальный дискриминатор со следящим порогом PS715. От дискриминатора сигналы идут в персональный компьютер, на плату DAQ с PCI-интерфейсом. Отображение координатных спектров на экране компьютера осуществляет специализированная программа .

- 47 Методика измерений и обработка результатов Собирается экспериментальная установка. Предусилители подключаются к детектору, детектор устанавливается на место проведения измерений. Блоки высокого напряжения, дискриминатор и блок задержек вставляются в крейт NIM и коммутируются между собой. Крейт подключается к персональному компьютеру. Подключаются соединительные кабели детектор - крейт. Включается крейт и с помощью осциллографа проверяется коммутация и оцениваются шумы предусилителей. Студенты переходят в радиационно-безопасную зону, а руководитель практики устанавливает источник тепловых нейтронов (252 Cf). Изменяя высокое напряжение на входе детектора, подбирается рабочая точка. Руководитель практики устанавливает образец. Снимается координатный спектр тепловых нейтронов .

Отчет

В отчете описываются принципы регистрации тепловых нейтронов, принципы работы газонаполненных детекторов. Записываются основные характеристики используемого детектора нейтронов, рабочее напряжение и пороги дискриминатора .

Приводится измеренный координатный спектр .

–  –  –

Этапы лабораторной работы:

Ознакомление с криорефрижераторм .

1 .

Ознакомление с деталями и узлами криостата .

2 .

Монтаж криостата .

3 .

Монтаж криорефрижератора .

4 .

Монтаж термометров .

5 .

Подключение контроллера температуры .

6 .

Вакуумирование и контроль вакуума .

7 .

- 49 Отчет:

В отчете студент должен показать:

1. В отчете студент должен проявить знание криогенной и вакуумной техники и быть знакомым с оборудованием, представленном в www.cryomech.com, www.schicryogenics.com, www.lakeshore.com, www.edwardsvacuum.com Письменно: нарисовать эскиз простейшего криостата с указанием позиций и основных размеров .

–  –  –



Похожие работы:

«№ 6_2015 Ангарская нефтехимическая компания "70 лет успешной работы" Всё лучшее ещё впереди_С. 4–5 Автор: ПАВЛОВ Игорь Владимирович – генеральный директор ОАО "АНХК" УДК 665 64 Совершенствование техно...»

«VIII Всероссийская конференция с международным участием "Горение твердого топлива" Институт теплофизики им. С.С . Кутателадзе СО РАН, 13–16 ноября 2012 г. УДК 621.181.12.001 ОЦЕНКА ДОЛИ ЗЕЛЕНОЙ ЭНЕР...»

«ХИМИЯ и ХИМИКИ № 5 (2008) ПРАКТИЧЕСКАЯ ХИМИЯ Сера Р. Рипан, И. Четяну. (часть книги РУКОВОДСТВО К ПРАКТИЧЕСКИМ РАБОТАМ ПО НЕОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ). ПОЛУЧЕНИЕ В промышленности серу получают методом Фраша и другими методами. В лаборатории ее получают преимущественно окислением ионов S2до...»

«УДК 553.982.2 ОПТИМИЗАЦИЯ ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В РАЗВЕДКЕ И РАЗРАБОТКЕ НЕФТЕГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ Николай Петрович Запивалов ФГБУН Институт нефтегазовой геологии и геофизики им. А. А. Трофимука Сибирского отделения Российской академии наук, 630090, Россия, г. Новосибирск, пр-т Академика Коптюг...»

«РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО НАУЧНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ НАУЧНЫЙ СОВЕТ ПО ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ РАН ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОЙ ХИМИИ ИМ. Н.Д. ЗЕЛИНСКОГО РАН ИНСТИТУТ ОРГАНИЧЕСКОГО СИНТЕЗА ИМ...»

«УДК 539.219.3, 536.425, 53.072.121 Мортеза Хаджи Махмуд Задех ДИНАМИЧЕСКИЕ СОСТОЯНИЯ В КОНДЕНСИРОВАННЫХ СИСТЕМАХ С АНОМАЛИЯМИ КИНЕТИЧЕСКИХ КОЭФФИЦИЕНТОВ Специальность 01 04 07физика конденсированного состояни...»

«Хохлова Елена Александровна РАЗРАБОТКА НОВОГО ПОДХОДА СПЕКТРОСКОПИИ ЯМР ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ КОНВЕРСИИ УГЛЕВОДОВ В 5-ГИДРОКСИМЕТИЛФУРФУРОЛ В СРЕДЕ ИОННЫХ ЖИДКОСТЕЙ 02.00.04 – физическая химия АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание у...»

















 
2018 www.new.z-pdf.ru - «Библиотека бесплатных материалов - онлайн ресурсы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 2-3 рабочих дней удалим его.