Учебни материали

КОНСПЕКТпо дисциплината"Теория на информацията и сигналите" 1. Общи сведения за информация, сигнал и система за пренасяне на сигнали2. Основни положения и понятия в теория на информацията. Логаритмична оценка на информацията (по Хартли)3. Вероятностна оценка на информацията (по Шенон) - ентропия4. Теория на сигналите - определение за сигнал, класификация на сигналите, математическо описание. Случайни сигнали и техните характеристики. Пространство на сигналите5. Дискретизация (sampling). Теорема на Котелников-Шенон-Найкуист6. Възстановяване на сигнали след дискретизация7. Квантоване (quantization) на сигнали8. Случайни сигнали - понятие за автокорелационна функция9. Спектрален анализ - разложение по система ортогонални функции, обобщен ред на Фурие. Преобразувание на Фурие10. Хармоничен анализ на периодични сигнали. Понятие за спектър. Равенство на Пърсевал11. Хармоничен анализ на случайни сигнали. Понятие за спектрална плътност. Методи за измерване на спектрална плътност 12. Спектрален анализ на дискратен периодичен сигнал13. Спектрален анализ на дискретен случаен сигнал. Методи на Блекмън-Туки, на сериите, на Рабинър14. Преобразувание на Уолш15. Модулация - необходимост, класификация и приложение16. Амплитудна модулация (AM)17. Честотна модулация (FM)18. Фазова модулация (PM). Сигма-делта модулация19. Импулсни модулации - амплитудно-импулсна модулация (PAM)20. Честотно-импулсна модулация (PDM). Широчинно-импулсна модулация (PWM)21. Цифрови модулации - импулсно-кодова модулация (PCM). Диференциална ИКМ (DeltaM)22. Манипулации - амплитудна (ASK), честотна (FSK) и фазова (PSK)23. Филтрация - понятие за филтър, класификация, характеристики, устойчивост. Понятие за цифрова филтрация24. Кодиране на информацията - понятие за код и кодиране. Класификация на кодовете25. Оптимални кодове26. Шумоустойчиво кодиране. Прости кодове с излишък27. Кодове с корекция на грешките (по Хеминг). Циклични кодове. Откриване и корекция на грешки Литература: [1] Опънхайм А., А. Уилски, Я. Йънг, "Сигнали и системи", С. Техника, 1993[2] Ненов Г., "Теория на сигналите", С. Техника, 1990[3] Фердинандов Е., "Сигнали и системи", С. Сиела, 1999[4] Орнатский П., "Теоретические основы информационно-измерительной техники", К. Виша школа, 1976[5] http://www.cnx.rice.edu/content/col10211/latest/

КОНСПЕКТпо дисциплината"Управление на електромеханични системи - І-ва част" 1. Въведение в курса. Общи сведения за разглежданите електромеханичнисистеми (ЕМС). Класификация. Основни показатели на качеството на системите заавтоматично управление на електрозадвижванията (САУЕЗ). Съвременносъстояние и тенденци в развитието на САУЕЗ.5. Механични преходни процеси в ЕЗ при постоянен и линейно изменящ сединамичен момент.6. Управление на пусковите процеси на ЕЗ.7. Управление на спирачните процеси на ЕЗ. Реверсиране.5. Типови схеми на ЕЗ с управление на пускането, спирането иреверсирането във функция от времето. Оразмеряване и настройка на елементитев схемите.6. Типови схеми на ЕЗ с управление на пускането, спирането иреверсирането във функция от скоростта. Оразмеряване и настройка наелементите в схемите.7. Типови схеми на ЕЗ с управление на пускането, спирането иреверсирането във функция от тока. Оразмеряване и настройка на елементите всхемите.8. Приложение на PLC за управление на пусково-спирачните процеси в ЕЗ.9. Системи тиристорен преобразувател на напрежение – асинхронендвигател (ТПН – АД) с комутатори в статорната верига. Промишлени устройстваза плавно пускане и спиране – “Soft start”.10. Обобщен анализ на системите преоразувател – двигател (П – Д).Статични режими на работа на системите с обратни връзки по напрежение, ток искорост.11. Динамични режими на работа на системите П – Д с обратни връзки понапрежение, ток и скорост.12. Системи управляем изправител – постояннотоков двигател (УИ –ПТД). Характеристики при основните режими на работа.13. Импулсно управление на ПТД. Системи с широчинно-импулснорегулиране на скоростта на ПТД (ШИП – ПТД).14. Честотно управление на АД. Системи преобразувател на честота савтономен инвертор на напрежение – АД (ПЧ с АИН – АД) при различниалгоритми на управление.15. Промишлени системи за честотно управление на АД. Системи с IR –компенсация и стабилизация на магнитния поток.16. Векторно управление. Същност. Основни особености.17. Управление на ЕМС със синхронни двигатели.18. Управление на ЕМС с безколекторни двигатели.19. Управление на ЕМС със стъпкови двигатели.20. Програмно управление на ЕМС.21. Следящи системи за електрозадвижване.22. Адаптивно управление на ЕМС

КОНСПЕКТпо дисциплината"Цифрови системи за управление - IІ-ра част" 1. Видове технологии за изграждането на цифрови системи за управление /ЦСУ/.2. Видове процесорни архитектури - на JohnVon Newmann, на Howard Aiken. CISC и RISC компютри.3. Формати на данните в ЦСУ. Сравнителен анализ. Формат с фиксирана запетая (Fixed Point).4. Формат с плаваща запетая (Float Point). Функции за преобразуване и работа с данни във формат с плаваща запетая. Стандарт IEEE754.5. DSP процесори – специфика и предназначение. SHARC архитектура.6. Фамилия микроконтролери PICmicro™ на Microchip Technology Inc. – PIC12xxx, PIC16xxx, PIC17xxx, PIC18xxx, PIC24xxx,dsPIC30F.7. Фамилия-микроконтролери PIC16/18Fxxx.8. Организация на паметта при PIC16/18Fxxx.9. Портове при PIC16/18Fxxx.10. Специални възможности на CPU – настройка на осцилатора, Sleep режим, Watchdog таймер.11. Начално установяване.12. Система на прекъсвания.13. Апаратен умножител при PIC18Fxxx.14. Таймерни модули.15. Модули ШИМ – CCP, ECCP.16. Модули за сериен обмен MSSP, EUSART, USB.17. Модул АЦП, модул компаратори, модул за опорно напрежение.18. Набор инструкции за PIC16/18Fxxx.19. Развойна система за разработване на задачи - MPLab. Литература: 1. Heath Steve – Microprocessor Architectures RISC, CISC and DSP – New Work, Newnes, 19972. Smith Steven – Digital Signal Processing – SanDiego, California Technical Publiching, 1997-993. Кенаров Н. – “PIC микроконтролери част I”, Млад конструктор, Варна, 20034. Кенаров Н. – “PIC микроконтролери част II”, Млад конструктор, Варна5. Смиркаров А., “ Едночипови микрокомпютри”6. http://www.microchip.com/stellent/idcplg?IdcService=SS_GET_PAGE&nodeId=64 7. http://www.eecs.harvard.edu/~dbrooks/cs146-spring2004/8. www.tllmedia.bg/engineering-statii.aspx?br=29&rub=285&id=722 - 35k

КОНСПЕКТпо дисциплината"Цифрови системи за управление - I-ва част" 1. Идея за цифрово управление. Класификация на цифровите системи за управление.2. Цифрово регулиране. Цифров регулатор (ЦР). Функционална структура3. Апаратна структура на цифров регулатор.4. Специфика на аналоговия вход и предварителната филтрация. Съображения приизбора на периода на дискретизация в цифровите системи за управление.5. Проверка за физическа достоверност. Възможности за компенсация на нелинейнатастатична характеристика на обекта.6. Специфика на аналоговия изход. Изход с широчинно-импулсна модулация (PWM –изход).7. Постановка на задачата за синтез на цифров регулатор. Класификация на методите –синтез на цифров регулатор, еквивалентен на аналогов (Analog-Controller-Based DigitalDesign), пряк синтез (Direct Digital Design) и синтез в пространство на състоянието (State-Space Design).8. Класификация на методите за синтез на цифров регулатор, еквивалентни на аналоговиPID регулатори.9. Синтез на цифров регулатор по метода на замяна на производната с крайна разлика иизчисление на интеграла по метода на правоъгълниците - /позиционни и скоростниалгоритми/.10. Синтез на цифров регулатор по метода на замяна на производната с крайна разлика иизчисление на интеграла по метода на трапеците - /позиционни и скоростни алгоритми/ .11. Синтез на цифров регулатор по метода на Z – преобразуванието (дискретнопреобразувание на Laplace).12. Синтез на цифров регулатор по метода на W - преобразуванието (билинейнопреобразувание на Tustin).13. Синтез на цифров регулатор по метода на апроксимацията по метода на праватаразлика.14. Синтез на цифров регулатор по метода на апроксимацията по метода на обратнатаразлика.15. Сравнителен анализ на методите за синтез на цифров регулатор, еквивалентен нааналогов регулатор.16. Видове структури на цифровите PID регулатори: класическа, с интегриращ вход, сдиференциращ изход. Сравнителен анализ.17. Специални функции – “tracking” режим, борба с “насищането”, режим на самонастройка.18. Апериодични цифров регулатор - основна идея, качества. Синтез на апериодиченцифров регулатор.19. Специфика на задачата за синтез на цифров регулатор в пространство на състоянието(State-Space Design). Аналог със задачата за синтез на цифров филтър.20. Цифрова филтрация – основна идея, качества и приложение – разделяне ивъзстановяване на сигнали.21. Цифрови филтри (ЦФ) - математическо описание, устойчивост, честотнихарактеристики – лента на пропускане (passband), лента на подтискане (stopband),преходна лента (transition band), видове ЦФ – нискочестотни (low-pass), високочестотни(high-pass), лентови (band-pass) и режекторни (band-reject).22. Видове ЦФ - рекурсивен и нерекурсивен, с безкрайна и с крайна импулснахарактеристика.23. Реализация на ЦФ - апаратна и програмна. Канонични форми – паралелна,последователна, каскадна и биквадратна.24. ЦФ с крайна импулсна характеристика /КИХ/ - Finite Impulse Response (FIR) - описание,честотни характеристики, устойчивост, качества, реализация.25. Синтез на цифров КИХ филтър по метода на разложението в ред на Fourier.26. Пулсации на Gipps. Методи за подтискане на отскоците в честотната характеристика.Временни прозорци – правоъгълен, Han, Hamming, Blackman, Bartlett.227. Синтез на цифров КИХ филтър по метода на честотната извадка.28. Реализация на цифров КИХ филтър - метод на прякото свиване /класически имодифициран/ и метод на филтрация в честотната област.29. ЦФ с безкрайна импулсна характеристика /БИХ/ - Infinite Impulse Response (IIR) -описание, честотни характеристики, устойчивост, качества , реализация. Синтез на ЦФ сБИХ, еквивалентен на аналогов.30. Синтез на цифров БИХ филтър по метода на Z -преобразуванието.31. Синтез на цифров БИХ филтър по метода на W - преобразуванието.32. Синтез на цифров БИХ филтър по метода на правата разлика.33. Синтез на цифров БИХ филтър по метода на обратната разлика.34. Синтез на цифров БИХ филтър по метода на инвариантност на импулснатахарактеристика.35. Синтез на цифров БИХ филтър по метода на съгласуваното Z - преобразувание.36. Реализация на цифров БИХ филтър.37. Комбинирани цифрови регулатори - особености при синтеза им.38. Грешки в цифровите системи за управление - от квантоването на входния сигнал, накоефициентите, на междинните резултати и от формиране аналоговия еквивалент наизходния сигнал.39. Ефект на Jackson /на “мъртвата зона”/ от закръгление. Грешки от препълване наразрядната мрежа.40. Промишлени ЦР - MICON Р100 (VDO)41. Промишлени ЦР - TELEPERM D 6DR11 (Siemens) Литература: [1] Smith S. – The Scientist and Engineer’s Guide to Digital Signal Processing, San Diego Ca,California Technical Publishing, 1999[2] Иванов Р. – Цифрова обработка на едномерни сигнали -Габрово, AMI, 1999г.[3] Бесекерский В.А. - Цыфровые автоматические системы - М.Мир,1976г.[4] Фритч В.- Применение микропроцессоров в системах управления - М.Мир,1976г.[5] Богнер Р., А.Константинидис - Введение в цыфровую фильтрацию - М.Мир,1976г.[6] Антониью А. - Цыфровые фильтры, анализ и проектирование - М.Радио и связь,1983г.[7] Каппелини В., А.Константинидис, П.Эмилиани - Цыфровые фильтри и их применение - Энергоатомиздат,1983г.[8] Макс.Ж. - Методы и техники обработки сигналов при физических измерениях - Мир,1983г.[9] Изерман Р.- Цыфровые системы управления - М.Мир,1984г.[10] Острем К., Б.Витенмарк - Системы управления с ЭВМ - М.Мир,1987г.[11] http://www.siemenswestinghouse.com/en/processcontrol/architecture/index.cfm - decent.sys[12] http://www.siemenswestinghouse.com/en/icsystems/simatic/architecture/index.cfm[13] Siemens manuals [14] http://www.ad.siemens.de/simatic/portal/index_76.htm[15] http://www.analog.com/UploadedFiles/Application_Notes/337727509AN227.pdf

КОНСПЕКТпо дисциплината" Мрежови протоколи за комуникация" 1. Въведение в индустриалните мрежи за комуникация. Общи характеристики на мрежовите комуникации в индустриална среда2. Мрежови топологии и модели. Методи за достъп до физическата среда. OSI модел3. Комуникационни механизми в индустриалните мрежи. Методи за предаване4. Полеви индустриални мрежи. Общи характеристики5. Спецификация за полеви мрежи PROFIBUS. Основни характеристики, комуникационни профили6. AS-I интерфейс. Област на приложение. Общи сведения. Masters and slaves7. CP243_2 модул за S7-2xx и AS-I интерфейс. Общи сведения, функции, дисплеи, конфигурация8. DP/AS-I Link20. Общи сведения, конфигурация9. Индустриална сигурност. VPN тунелиране, SCALANCE.7 10. SIMATIC NET. Комуникационни опции за SIMATIC. Комбинации за S711. PROFINET. Общи сведения, обмен на данните, интеграция на шините Литература: [1] Ст. Джиев - “Индустриални мрежи за комуникация и управление”, ТУ-София, 2003г.[2] Боянов, К. и др. Компютърни мрежи. Интернет. – С., 1998. – 300 с.[3] Грег Хънт - TCP/IP – Мрежово администриране – 1999г. Интернет сайтове: http://www.protocols.comhttp://www.citforum.ru/http://www.data.com/tutorialshttp://www.iec.org/http://www2.automation.siemens.com/net/http://www.programmable-controller.com/

КОНСПЕКТпо дисциплината"Описание на системи за логическо управление" 1. Особености на системите за логическо управление - общи сведения, логи­чески променливи, логически сигнали, технологии за изграждане2. Математически основи на системите за логическо управление - правила за логически пресмятания, основни закони в Булевата алгебра. Логически функции - ос­новни понятия, представяне. Елементарни логически функции3. Аналитични форми на логическите функции - СДНФ и СКНФ. Анализ и син­тез на логически схеми4. Логически схеми с памет. Тригерът като елементарен структурен елемент. Ви­дове тригери - RS, JK, T, D5. Релейно-контакторна логика6. ­Формализация на описанието на системи за логическо управление. Проблеми на прехода от словесно към формално описание. Таблично описание на входно-изход­ните сигнали7. Методи за формализация на алгоритмите на работа на системи за логическо управление - логически уравнения, времедиаграми (Function Chart). Примери8. Формализация на алгоритмите на работа на системи за логическо управление чрез блок-схема на ал­го­ритъма (Flowchart). Примери9. Формализация на алгоритмите на работа на системи за логическо управление чрез функционална диаграма (Sequential Function Chart). Примери10. Формализация на алгоритмите на работа на системи за логическо управление чрез насочен гра­ф на състоянията (State Graph). Примери11. Режими на работа на системите за логическо управление - ръчен, автома­ти­чен, полуавтоматичен12. ­Индикатори за неизправност в системите за логическо управление. На­блю­де­ние за грешки по време и по състостояние13. ­Реализация на блокировки в системите за логическо управление Литература: [1] Иванов С., Ю. Петкова, “Анализ и синтез на логически схеми”, ТУ-Варна, 2009 [2] Тодоров А., С. Йорданова, Ст. Джиев, В. Сгурев., “Логическо управление на проце­си”, Глава 8 – Програмируеми логически контролери, ТУ-София, 2001 [3] Jack H., “Automating Manufacturing Systems with PLCs”, e-book, 2008

КОНСПЕКТпо дисциплината"Архитектура на системите с PLC Simatic S7, Logo" 1. Технически средства за автоматизация произвеждани от фирмата SIEMENS, използвани като периферни устройства. Средства за измерване на налягане, температура, поток и ниво. Електропневматични преобразуватели. Захранващи устройства2. Крайни и пътни изключватели произвеждани от фирма SIEMENS3. Индуктивни датчици произвеждани от фирма SIEMENS4. Капацитивни датчици произвеждани от фирма SIEMENS5. Ултразвукови датчици произвеждани от фирма SIEMENS6. Фотоелектрически датчици произвеждани от фирма SIEMENS7. Инсталиране, деинсталиране и опроводяване на LOGO. Свързване на входове, изходи и захранване8. Пррограмиране на LOGO. Константи и клейми. Влизане в режим на локално програмиране. Начини за въвеждане и редактиране на програмата9. Основни функционални блокове при програмиране на LOGO10. Специални функционални блокове при програмиране на LOGO11. Режим на параметризиране. Софтуер за програмиране на LOGO от PC12. Видове процесорни модули от фамилията S7 – 200. Възможности, програмиране, начини на свързване13. Разширителни модули за фамилията S7 – 200. Мрежови модули. Начини за свързване на захранване, периферия и самите модули помежду им, възможности и ограничения14. Процесорни модули от фамилиите Simatic S7 - 300 и S7 – 400. Разновидности, корпуси и монтиране. Simatic С7 и Simatic М7. Многопроцесорни системи.15. Разширителни модули за фамилията S7 – 300. Мрежови модули. Начини за свързване на захранване, периферия и самите модули помежду им, възможности и ограничения16. Функционални модули. Комуникационни процесори. Разпределен режим на работа17. Процесорни и разширителни модули от фамилията Simatic S7 - 1200. Разновидности, комуникации и програмиране Литература: [1] Bоrgеr Hans Automatinrg with SlMATlC. Munich,.Publicis MCD Verlag 2000[2] LOGO! Ръководство[3] Process Аutomation catalog,Karlsruhe, Siemens AG 2004[4] www.siemens.com/automation/CA0l

КОНСПЕКТпо дисциплината"Програмируеми логически контролери (PLC) - въведение" 1. Общи сведения за програмируемите логически контролери - история и раз­витие, особености. Видове разширителни модули. Езици за програмиране. Приложими стандарти2. Апаратни особености на програмируемите логически контролери - процесор, системни шини, памет, комуникационни интерфейси. Средства за програмиране3. Процесна периферия. Цифрови входове и цифрови изходи - особености, ви­дове, схемни решения4. Операционни системи на PLC. Цикъл на сканиране (Scan Cycle). Период на сканиране и време за реакция5. Компютърно интегрирано производство (Computer Integrated Manufacturing)6. Видове PLC базирани системи за управление - модулни PLC, модулни PLC с разширение, модулни PLC с разпределени входове/изходи, разпределени модулни PLC7. Изпълнителни устройства в системите за управление - електромеханични, пневматични и хидравлични8. Закони за регулиране - основни понятия, видове. Двупозиционен и PID зако­ни - особености, реализация9. Общи сведения за машинната безопасност - машини и елементи за управ­ле­ние. Разлика между безопасни системи за управление на машини и на процеси. Понятие за опасност и риск. Приложими стандарти10. Проектиране на системи за управление с оглед на безопасност - практически насоки. Стандарт EN 954-1. Категории на безопасност11. Авариен стоп и релета за безопасност - основни понятия, видове стоп функ­ции, принцип на действие, схемни решения, сертифициране. Електронни и про­гра­ми­ру­еми устройства за авариен стоп12. Сензори и устройства за машинна безопасност - задачи и област на при­ло­же­ние. Видове защитни устройства13. Безопасни програмируеми логически контролери (Safety PLCs) – особености, класификация, предимства и недостатъци, сертифициране. Приложно програмно осигу­ряване Литература: [1] Димитров В., “Автоматизация на технологични процеси”, ТУ-Варна, 1999 [2] Тодоров А., С. Йорданова, Ст. Джиев, В. Сгурев., “Логическо управление на процеси”, Глава 8 – Програмируеми логически контролери, ТУ-София, 2001 [3] Macdonald D., “Practical Machinery Safety”, IDC Technologies, 2004 [4] Ridley J, D. Pearce, “Safety with Machinery” - Second edition, 2006