На современных отечественных буровых установках с ин­дивидуальным электроприводом по системе тиристорный преобразователь — двигатель основных механизмов широкое распространение получили системы подчиненного управле­ния, которые включают последовательное (каскадное) соеди­нение контуров управления. При этом число каскадов управ­ления равно числу управляемых величин (координат) элек­тропривода, каждая из которых имеет собственный регу­лятор.

Функциональная схема двухконтурной системы подчинен­ного управления скорости электропривода постоянного тока показана на рис. 6.1. Схема включает внешний (главный) контур регулирования скорости и подчиненный ему внутрен­ний контур регулирования тока с соответствующими регуля­торами скорости PC и тока РТ.

На вход регулятора тока от регулятора скорости подается сигнал задания тока [/зт, а от датчика тока ДТ — сигнал от­рицательной обратной связи по току L/0.CiT, соответствующий фактическому значению тока якоря. В свою очередь на вхо­де регулятора скорости суммируются сигнал заданной ско­рости [7ЗС, формируемый задатчиком скорости ЗС, и сигнал отрицательной связи по скорости U0.cc, снимаемый с тахоге­нератора ТГ.

Система подчиненного управления электропривода пере­мещения исполнительного органа рабочей машины будет иметь три контура. К имеющимся двум указанным ранее

контурам добавится контур регулирования перемещения со с поим регулятором. В системах подчиненного управления ілектропривода выходной сигнал каждого предыдущего ре­гулятора является задающим сигналом для последующего ре­гулятора.

Системы подчиненного управления электроприводов по сравнению с ранее применяемыми системами, имеющими общий суммирующий усилитель, на входе которого сумми­руются задающий сигнал и сигналы обратных связей по ско­рости, напряжению, току и т. д., обладают рядом преиму­ществ. Отметим некоторые из них:

возможность построения самых разнообразных схем управления по агрегатному принципу, т. е. на основе неболь­шого числа стандартных элементов (ячеек, блоков и т. д.);

простота осуществления связи электропривода с бескон­тактными логическими и вычислительными устройствами для управления сложными технологическими процессами; малая мощность управления;

применение комплектных высоконадежных элементов, выпускаемых на основе современных технологий;

возможность реализации оптимальных законов управле­ния каждой управляемой величины по отдельности и элек­тропривода в целом;

простота схем, обеспечивающих ограничения управляемых величин (тока, скорости и др.) на заданном уровне;

значительное снижение стоимости и сокращение сроков проектирования, монтажа и ввода в эксплуатацию электро­оборудования и др.

В системах подчиненного управления задача регулирова­ния координат электропривода возлагается на систему управ­ления, использующую средства вычислительной техники и последние достижения электроники. В зависимости от ис­пользованной элементной базы системы управления могут выполняться аналоговыми, цифровыми и цифро-аналоговыми. R настоящее время в системах управления электроприводов основных механизмов отечественных буровых установок применяются аналоговые системы. Ведутся работы по созда­нию цифровых систем управления на базе микропроцессор­ной техники.

Системы управления, построенные из аналоговых элемен­тов, выполняются из функциональных блоков, решающих определенные задачи. Последние могут повторяться в раз­личных по своему назначению электроприводах. В их но­менклатуру входят: источники питания, задатчики входных сигналов, датчики управляемых величин (тока, напряжения и др.), усилительные устройства, регуляторы, потенциальные разделители, компараторы, функциональные устройства, уст­ройства защиты и коммутации, устройства технологической логики, контролирующие и вспомогательные устройства, т. е. функционально полный набор, обеспечивающий построение систем управления различной структуры.

Функционально-технической единицей, имеющей само­стоятельный законченный конструктив, является ячейка. Это печатная плата с микросхемами, выполненная в виде вы­движной конструкции. Ячейка может выполнять какую-либо функцию, например, регулятора, датчика тока, задатчика ин­тенсивности и др. Ячейки устанавливаются в помощью пазов в общем каркасе (кассете). Заполненная множеством ячеек кассета образует следующий конструктивный уровень —блок. Внутри блока ячейки соединяются между собой при помощи проводов и разъемов через имеющуюся в блоке объединяю­щую печатную плату (ячейку). Следующая конструктивная ступень — шкаф (закрытая конструкция) или стойка (откры­тая конструкция).

При создании модулей аналоговых систем управления электроприводов заложены определенные системотехниче­ские принципы, позволяющие наиболее рационально решать задачи проектирования и эксплуатации электроприводов. Важнейшими из этих принципов являются совместимость модулей. При этом обеспечивается информационная совмес­тимость (по физической природе и допустимым пределам из­менения сигналов); энергетическая (по виду энергии для пи­тания модулей); конструктивная (по присоединительным и габаритным размерам, а также по применяемым модулям); метрологическая (по допустимым погрешностям).

Возможность сопряжения отдельных модулей обеспечива­ется тем, что информация передается унифицированными непрерывными сигналами, ограниченными по уровню на­пряжением ±10 В.

С целью уменьшения числа разъемов и повышения на­дежности систем управления в настоящее время отмечается тенденция перехода к модернизированным ячейкам, реали­зующим сложные функции и заменяющим несколько ячеек, выполняющих простые функции. Например, такая ячейка может содержать: регулятор тока, регулятор скорости с узлом ограничения, узел выделения сигнала ЭДС двигателя, задат­чик интенсивности разгона двигателя. Поскольку такие ячей­ки выполняют сложные функции, то их практически нельзя применять для других целей, чем те, для которых они пред­назначены, и они не являются универсальными. Эти ячейки используются только в общей части систем управления элек­троприводов всех исполнений, для реализации специфиче­ских функций необходимо применение совокупности ячеек, выполняющих простые функции.

Важной особенностью систем подчиненного управления электроприводов является возможность простыми средства­ми обеспечить оптимальное протекание процессов в контурах регулирования. Наибольшее распространение на практике получила настройка параметров регуляторов по техническому или симметричному оптимумам. Вопросы выбора структуры регуляторов и их параметров для настройки на оптимальные режимы рассматриваются в специальной литературе.