39

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………………... 5

1 ЛИНИЯ АНТИКОРРОЗИОННОГО ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ

ТРУБ КАК ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ………………………………………… 7

1.1 Описание технологического процесса антикоррозионного

защитного покрытия труб………………………………………………………………. 7

1.2 Автоматизация установки нанесения внутреннего покрытия…………………… 13

1.3 Измерительные приборы…………………………………………………………… 13

1.3.1 Преобразователь измерительный уровня буйковый САПФИР-22 ДУ………... 14

1.3.2 Преобразователь температуры ПТ-С…………………………………………….. 15

2 МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ УСТАНОВКИ НАНЕСЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ПОКРЫТИЯ …………………. 16

2.1 Проектирование центрального процессора……………………………………….. 16

2.2 Выбор памяти……………………………………………………………………….. 18

2.3 Блок дешифратора адресов памяти и портов ввода/вывода……………………… 18

2.4 Выбор микросхем устройств ввода/вывода и системного таймера-счетчика…... 18

2.5 Организация дешифрации адреса для УВВ и таймера-счетчика………………… 19

2.6 Организация опроса датчиков……………………………………………………… 19

2.7 Организация сигнализации и управления…………………………………………. 20

2.8 Организация опроса клавиатуры и индикации……………………………………. 20

^{2.9 Расчет потребляемой мощности…………………………………………………. 21}

3 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ КОНТРОЛЛЕРА…………………………... 22

3.1 Задание предельных значений……………………………………………………... 22

3.2 Принцип управления и сигнализации……………………………………………... 22

ЗАКЛЮЧЕНИЕ ………………………………………………………………………... 23

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ………………………………. 24

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Структурная схема микропроцессорной системы…………. 25

ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Алгоритм функционирования системы…………………….. 26

ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Распределение адресов ОЗУ…………………………………... 28

ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Распределение адресов ПЗУ…………………………………... 29

ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Программа………………………………………………………. 30

ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Спецификация элементов……………………………… …….. 39

ПРИЛОЖЕНИЕ 7. Схема электрическая функциональная…………...Формат А1

РЕФЕРАТ

Курсовая работа 38 с., 5 рис., 6 табл., 12 источников, 7 прил.

Объектом исследования является установка нанесения внутреннего антикоррозийного покрытия труб.

Цель работы: разработать структурную и принципиальную схемы микропроцессорной системы.

Параметрами контроля являются: уровень и температура компонентов эпоксидного покрытия в емкости для хранения дневного запаса, температура смесителя компонентов эпоксидки для внутреннего покрытия и температура сушильной печи. Управление установкой заключается в поддержании необходимой температуры в смесители компонентов.

В задачу разрабатываемой микропроцессорной системы входит контроль вышеперечисленных параметров, управление температурой смесителя, а также звуковая и световая сигнализация в случае выхода какого-либо параметра за установленные границы.

ВВЕДЕНИЕ.

Широкое внедрение микропроцессорной техники в сферы производства, научных исследований, эксплуатации оборудования с использованием средств вычислительной техники, эффективность этого процесса неразрывно связана с развитием многочисленных сложных технических разработок.

Основной технической базой автоматизации управления технологическими процессами являются специализированные микропроцессорные устройства (МПУ). При изучении специализированных МПУ рассматриваются приемы проектирования, как аппаратных, так и программных средств МПУ. Проектирование аппаратных средств требует знания особенностей микропроцессорных комплектов, микросхем различных серий и функциональных возможностей микросхем, входящих в состав микропроцессорного комплекта, умения правильно выбрать серию. Проектирование программных средств требует знаний, необходимых для выбора метода и алгоритма решения задач, входящих в функции МПУ, для составления программы (часто с использованием языков низкого уровня - языка кодовых комбинаций, языка Ассемблера), а также умения использовать средства отладки программ. Основой МПУ является микропроцессор - интегральная схема (ИС), обладающая такой же производительностью при переработке информации, что и большая ЭВМ. Более точно - это программно управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки цифровой информации и управление им, построенное, как правило, на одной или нескольких БИС. Сегодня микропроцессорная техника - индустриальная отрасль со своей методологией и средствами проектирования.

К настоящему времени накоплен большой практический опыт проектирования микропроцессорных систем, область применения которых постоянно расширяется. Программно - аппаратный принцип построения микропроцессорных систем (МС) является одним из основных принципов их организации и заключается в том, что реализация целевого назначения МС достигается не только аппаратными средствами, но и с помощью программного обеспечения - организованного набора команд и данных.

Универсальность и большая функциональная насыщенность МП с программным управлением создали условия для разработки компактных и дешевых МПС различного назначения. Затраты на проектирование таких систем существенно снижены за счет наличия развитых средств проектирования и наборов вспомогательных и периферийных БИС, расширяющих функциональные возможности МС. Именно поэтому системы данного класса нашли самое широкое распространение в практической деятельности.

При разработке МС приходится принимать во внимание большое число особенностей МП и микропроцессорных комплектов БИС: технологических, конструктивных, временных, энергетических, эксплуатационных, функциональных и др. Функциональные особенности характеризуют логическую организацию МП и микропроцессорных БИС, принципы их построения, использования и взаимодействия. Они являются основными, так как раскрывают его потенциальные возможности логической и арифметической обработки информации.

1 ЛИНИЯ АНТИКОРРОЗИОННОГО ЗАЩИТНОГО ПОКРЫТИЯ ТРУБ КАК ОБЪЕКТ АВТОМАТИЗАЦИИ.

1.1 Описание технологического процесса антикоррозионного защитного покрытия труб.

Линия может работать в полуавтоматическом и ручном режиме. Отдельные части оборудования могут управляться индивидуально или централизованно с пультов управления.

Трубы подаются на входные покати с помощью вилочных погрузчиков, кранов или других средств (не входящих в нашу поставку).

После того, как трубы попали на наклонные входные покати, они скатываются к стопорам. По сигналу датчика о том, что входной конвейер может принять следующую трубу, одна труба опускается на конвейер, а остальные удерживаются стопорами.

Входной конвейер подает трубу к станции предварительного нагрева. При необходимости труба может двигаться с высокой скоростью и стыковаться с предыдущей трубой, так что они проходят станцию предварительного нагрева в виде непрерывного потока.

Трубы нагреваются, чтобы улучшить качество процесса дробеметной очистки и предотвратить коррозию после очистки трубы из-за конденсации водяных паров на трубу.

В станции предварительного нагрева труба нагревается до температуры около 50°С для удаления влаги с помощью газовой горелки с регулируемой производительностью. Горелка автоматически отключается на режим пониженной мощности при отсутствии труб в печи. При поступлении трубы горелка вновь автоматически включается на полную мощность. Трубы при необходимости могут нагреваться до температуры 350°С при значительно меньшей производительности.

От станции предварительного нагрева трубы подаются на станцию покрытия концов труб, состоящую из двух установок для очистки концов труб и двух установок плазменного напыления.

Трубы опрокидываются с конвейера входной секции и скатываются по покатям к стопорам. Затем трубы устанавливаются на установки для вращения. По обоим концам установок для вращения на тележках, которые могут перемещаться, чтобы перекрыть диапазон длины труб от 8 до 12 м, установлены пневматические дробеструйные установки.

Дробеструйные установки со штангами и соплами специально предназначены для очистки концов внутренней поверхности труб и снабжены системой очистки дроби и пылесборником.

После очистки трубы опрокидываются на покати и скатываются ко второй установке для вращения, на концах которой на тележках установлены установки для плазменного напыления.

Установки для плазменного напыления с компьютерным управлением предназначены для нанесения защитного слоя металла на концы труб. Концы труб защищаются алюминиевыми протекторными кольцами с поперечным сечением около 15x3 мм или могут быть защищены протекторным слоем сплава на основе никеля толщиной около 250 мкм. После нанесения слоя металла покрытые зоны временно защищаются одноразовыми самоклеющимися лентами из ПВХ или бумаги.

Затем трубы опрокидываются на покати, скатываются и ложатся на промежуточный конвейер диаболо, а затем перемещаются к участку внутренней дробеметной очистки. Там они снимаются с конвейера на покати. В конце покати стопоры останавливают и укладывают четыре трубы, которые поднимаются транспортными тележками на станцию внутренней очистки. Трубы очищаются по всей длине от ржавчины и других видов загрязнения. В качестве абразива используется колотая дробь.

Тележка дробемета перемещает четыре дробеметные штанги и пылесборник так, чтобы закрыть концы труб. Пылесборник придвигается к концам труб, и начинается процесс очистки вращающейся трубы. В процессе очистки дробеметные штанги перемещаются внутри трубы до тех пор, пока головка не достигнет другого конца трубы.

Затем дробеметные штанги извлекаются с большой скоростью, а загрязненный воздух отводится из труб вентиляционной системой пылесборников.

Абразив, разбрасываемый в трубе, собирается в камере сбора абразива. Отсюда он передается с помощью ленточного транспортера к установке восстановления абразива, где он очищается, и в готовом для повторного использования виде помещается в емкость вместе с новой порцией дроби.

После очистки пылесборники отводятся от концов труб, и трубы поднимаются транспортными тележками и перемещаются на промежуточные покати и к продувочной станции, где они останавливаются держателями.

Продувочная станция обеспечивает внутреннюю очистку от остатков дроби и пыли. Пылесборник закрывает конец трубы, после чего продувочная штанга входит в трубу, продувает дробь и вынимается. После контроля изолированные и сваренные трубы перемещаются в конец здания и снимаются на выходные покати, а затем укладываются на складские покати или на грузовики для транспортировки с помощью кранов (не включенных в нашу поставку).

В случае, когда сварка тройных плетей не требуется, отдельные трубы могут перемещаться по выходному конвейеру с помощью тех же покатей и гидравлических устройств.

Фиттинги подаются на линию изоляции фиттингов с помощью вилочных погрузчиков, кранов или других средств. Они хранится на поддонах под монорельсовым конвейером. Затем они поднимаются по одной и подвешиваются на тележки конвейера. Фиттинги транспортируются в печь предварительного нагрева, где они нагреваются до температуры около 50°С. После нагрева они перемещаются в дробеструйную установку, где они очищаются до степени Sa 2 1/2, а затем в установку для ручной очистки.

В этой установке труднодоступные части фиттингов и их внутренняя поверхность очищаются дробью вручную. После очистки фиттинги транспортируются в кабину для плазменного напыления, где на их концы с помощью ручной установки плазменного напыления наносятся алюминиевые протекторные кольца.

Затем они перемещаются в окрасочную камеру, где они покрываются изнутри и снаружи жидкой эпоксидной краской, аналогичной той, которая используется для прямых труб. После покрытия они перемещаются в сушильную печь где они выдерживаются около 30 мин. при температуре около 70°С для сушки покрытия. После сушки фиттинги снимаются с конвейера и складируются на поддонах.

Качество покрытия контролируется дефектоскопом. Толщина, адгезия и другие свойства покрытия контролируются с помощью соответствующего оборудования для контроля и в соответствии с инструкциями по контролю. После контроля, трубы собираются для отправки на станцию сварки. Передача труб на станцию сварки осуществляется с помощью конвейера диаболо, которой передает трубы одна за одной на вращающийся конвейер диаболо. Этот конвейер вращает трубы в продольном направлении и передает их на станцию первичной сварки.

Передача труб на станцию сварки происходит с помощью промежуточного конвейера диаболо. Перемещение труб на этот конвейер с вращающегося конвейера происходит обычным способом: труба останавливается после вращения, укладывается на покати и сбрасывается на конвейер.

На станции сварки первая труба из тройной плети транспортируется до конца конвейера станции сборки и устанавливается рядом со сварочной установкой. Вторая труба подается к той же сварочной установке, позиционируется, и обе трубы по отдельности вращаются для центрирования. После центрирования концы труб свариваются с помощью ручной установки для сварки в среде СО₂ и проваривается корневой шов.

Затем свободный конец второй трубы устанавливается рядом со второй сварочной установкой, третья труба подается, и сваривается второй шов. При малой толщине стенок на станции первичной сварки может производиться полная сварка швов. При относительно больших толщинах стенок и высокой производительности основной шов заполняется на станции вторичной сварки.

Собранные тройные плети передаются на станцию вторичной сварки с помощью наклонных покатей и гидравлических устройств управления трубами. Тройная плеть опускается на установки для вращения. Две сварочные установки перемещаются вдоль моста и устанавливаются над местом стыка. Сварка происходит или под слоем флюса или в среде СО₂ и управляется электронной системой слежения за швом. Оба стыка тройной плети свариваются одновременно.

После окончания сварки станции передвигаются на концы моста, а труба по покатям переходит на станцию ультразвукового контроля. Контроль качества сварки производится двумя ручными ультразвуковыми тестерами. Труба вращается на установках для вращения, а два оператора проверяют швы с соответствующих рабочих мест.

После контроля труба опрокидывается на покати и перемещается на выходной конвейер. На средней части выходного конвейера трубы могут быть визуально осмотрены и убраны при наличии каких-либо дефектов.

Затем держатели опрокидывают трубу дальше на покати. Труба скатывается до стопоров и опускается на конвейер диаболо после того, что датчик сигнализирует о возможности приема новой трубы. Труба катится по конвейеру и по одной опускается на установки для вращения для нанесения внутреннего покрытия.

Компоненты эпоксидного покрытия хранятся в бочках по 200 л. и перекачиваются в емкости для хранения дневного запаса. Предварительно бочки нагреваются в камере подготовки краски. Емкости для хранения дневного запаса по 400 л каждая с двойными стенками для масляного подогрева снабжены смесителями. Два первичных насоса производительностью около 10 л/мин снабжены подогреваемыми шлангами для передачи краски в дозирующее устройство. Нагрев емкостей обеспечивается термоустановкой с регулируемым термостатом.

Один конец трубы помещается в вентиляционную камеру, которая устанавливается на тележке для перекрытия всего диапазона длины труб, а в другой конец вставляется штанга для покрытия. Штанга на большой скорости вводится до конца трубы.

Два компонента эпоксидки для внутреннего покрытия перекачиваются в смеситель через нагреватель и тщательно перемешиваются при температуре 40-60°С. Затем смесь подается через нагреваемые шланги к соплу. Распылительный пистолет и статический миксер смонтированы на штанге для покрытия и соединены с дозирующим устройством нагреваемыми шлангами. Затем труба начинает вращаться, и при обратном движении штанги с переменной регулируемой скоростью сопло безвоздушного распыления начинает работать и труба покрывается. Штанга поддерживается в трубе специальными поддерживающими роликами.

Из-за очень короткого срока жизни смешанной системы примерно через 5-6 мин после остановки работы предусмотрена автоматическая промывка системы. Промывка производится, когда штанга находится в начальном положении. Растворитель собирается в емкость и вручную передается в установку регенерации, снабженную необходимыми фильтрами.

Распыленный туман отсасывается через систему фильтров в вентиляционной камере. Покрытая труба опрокидывается на выходные покати и катится к сушильной печи, где она выдерживается около 20 мин. при температуре около 70°С для высушивания краски перед дальнейшем обработкой.

Когда трубы высушены, они останавливаются, опускаются на выходной конвейер диаболо, передаются на вращающийся конвейер диаболо и опрокидываются на промежуточные покати, где проверяется качество покрытия.

1.2 Автоматизация установки нанесения внутреннего покрытия.

Параметрами контроля являются: уровень и температура компонентов эпоксидного покрытия в емкости для хранения дневного запаса, температура смесителя компонентов эпоксидки для внутреннего покрытия и температура сушильной печи. Управление установкой заключается в поддержании необходимой температуры в смесители компонентов.

В задачу разрабатываемой микропроцессорной системы входит контроль вышеперечисленных параметров, управление температурой смесителя, а также звуковая и световая сигнализация в случае выхода какого-либо параметра за установленные границы.

1.3 Измерительные приборы.

Все датчики и первичные приборы монтируются непосредственно на технологическом оборудовании. В качестве приборов и средств автоматизации выбраны приборы, серийно выпускаемые отечественной промышленностью прошедшие сертификацию и разрешенные к применению на территории Российской Федерации для систем технологического контроля и автоматизации. Все первичные преобразователи и датчики имеют унифицированный выходной токовый сигнал 4...20 мА постоянного тока. Ниже представлены технические характеристики первичных датчиков, применяемых в системе автоматизации установки нанесения внутреннего покрытия.

1.3.1 Преобразователь измерительный уровня буйковый САПФИР-22 ДУ.

Состав: преобразователь, буек с тросовой подвеской, флакон с демпферной жидкостью. Модели 2615 и 2622 имеют в составе показывающий прибор. Возможна поставка теплоотводящего патрубка.

Предназначен для контроля за уровнем жидкости в системах автоматического контроля и управления технологическими процессами со взрывоопасными условиями с выдачей стандартного токового выходного сигнала об измеряемом уровне на вторичную аппаратуру.

Технические характеристики:

Верхний предел измерений, мм: 2500;

Плотность измеряемой жидкости, кг/м³: 600 – 2000;

Предельно допустимое рабочее избыточное давление, МПа: 20,0;

Погрешность измерений(%): ± 0,5;

Выходной сигнал, мА: 4-20;

Взрывозащита: особый вид, взрывонепроницаемая оболочка, маркировка "IExdIICT6"

Температура контролируемой жидкости, °С: -50…+120;

Напряжение питания, В: 36;

Потребляемая мощность, В·А: 1,2;

1.3.2 Преобразователь температуры ПТ-С.

Особенности: Содержит термопреобразователь сопротивления ТСМ с номинальной статической характеристикой 50М по ГОСТ 6651-84 (первичный) и нормирующий преобразователь (вторичный).

Имеет совмещенную двухпроводную линию подключения нагрузки и напряжения питания.

Степень защиты корпуса — IP65.

Назначение: для преобразования температуры в стандартный выходной сигнал постоянного тока, используемый в автоматических системах сбора данных, контроля и регулирования температуры.

Технические характеристики:

Пределы измеряемых температур, °С: -50…+50; -50…+150; 0…100; 0…150;

Длина погружаемой части: 160, 250, 320 мм;

Основная погрешность: ±0,5 %;

Выходной сигнал: 4-20 мА;

Сопротивление нагрузки: 0-1,2 кОм;

Напряжение питания постоянного тока: 12-36 В;

Потребляемая мощность не более: 1,0 Вт;

Рабочее давление: 6,3 МПа;

Относительная влажность окружающего воздуха при температуре 25 °С: 80%;

Масса не более: 0,6 кг;

2 МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ СИСТЕМА КОНТРОЛЯ ТЕМПЕРАТУРЫ УСТАНОВКИ НАНЕСЕНИЯ ВНУТРЕННЕГО ПОКРЫТИЯ.

2.1 Проектирование центрального процессора.

Центральный процессор контроллера имеет в своем составе следующие элементы:

1. микропроцессор К1821ВМ85 (аналог Intel 8085), являющийся центральной частью системы;

2. формирователи магистралей адреса на основе микросхем шинного формирователя КР580ВА86 и буферного регистра КР580ИР82, предназначенные для обеспечения необходимой нагрузочной способности магистрали адреса;

3. формирователь магистрали данных системы на основе микросхемы шинного формирователя КР580ВА86, предназначенный для обеспечения необходимой нагрузочной способности магистрали данных;

4. схема управляющих сигналов (управляющие сигналы “Чтение памяти”, “Запись в память”, “Чтение портов ввода/вывода”, “Запись портов ввода/вывода”), на основе буферного регистра КР580ИР82, предназначенной для передачи управляющих сигналов элементам микропроцессорной системы.

К выводам X1, X2 микропроцессора (DD1) подключается кварцевый резонатор Q1 с резонансной частотой 6,25 МГц. К выводу RESIN подключается схема формирования сигнала сброса. Входы запроса на прерывание TRAP, RST7.5, RST 6.5, RST 5.5 подключаются на землю. Вход INTR соединен с выходом OUT0 таймера-счётчика, который через каждые 10 мс формирует сигнал запроса на прерывание. На вход готовности READY поступает сигнал READY микросхемы АЦП, который свидетельствует об окончании преобразования.

Старший байт адреса формируется с помощью микросхемы шинного формирователя КР580ВА86 (DD3). Т.к. передача адреса постоянно идёт только в одном направлении, то вывод CS выбора микросхемы подключен на землю (т.е. на нем постоянно присутствует логический ноль), а на входе Т, управляющем направлением передачи, поддерживается логическая единица.

Младший байт адреса, посупающий по мультиплексированным выводам микропроцессора AD0-AD7, формируется с помощью буферного регистра КР580ИР82 (DD2).

Сигнал разрешения записи ALE микропроцессора поступает на стробирующий вход STB микросхемы DD2. Младший байт шины адреса, поступивший на выводы AD0-AD7 будет записан в буферный регистр КР580ИР82 (DD2) по заднему фронту сигнала ALE. После возвращения уровня сигнала ALE в нулевое состояние данные будут сохранены в буфере. Сигнал активации микросхемы КР580ИР82 OE подключен на землю и поэтому данная микросхема всегда подключена к магистрали адреса.

Магистраль данных формируется с помощью микросхемы шинного формирователя КР580ВА86 (DD4), вывод OE которой также постоянно посажен на землю. Направлением передачи данных управляет сигнал RD (инверсный) микропроцессора.

Указанные выше микросхемы КР580ВА86 и КР580ИР82 служат для обеспечения достаточной нагрузочной способности магистралей данных и адреса.

Шина управления состоит из четырех линий по которым передаются сигналы: чтение данных из памяти MEMR, запись данных в память MEMW, чтение данных из портов ввода/вывода IOR, запись данных в порты ввода/вывода IOW.

Схему формирования управляющих сигналов поясняет таблица 1:

Таблица 1

RD

WR

IO/M

1

0

0

MEMW

0

1

0

MEMR

1

0

1

IOW

0

1

1

IOR

2.2 Выбор памяти.

В качестве ПЗУ возьмём микросхему К573РУ14 (DD5) перепрограммируемую, с ультрафиолетовым стиранием и организацией 2К х 8.

В качестве ОЗУ возьмём микросхему КР537РУ8 (DD6) с организацией 2К х 8.

2.3 Блок дешифратора адресов памяти и портов ввода/вывода.

Блок дешифратора адресов производит подключение микросхем памяти и портов ввода/вывода. В качестве дешифратора используется К155ИД4 (DD11)

Блок дешифрации обеспечивает подключение микросхем памяти и ли портов ввода/вывода при поступлении на биты А12-А13 следующей двоичной комбинации:

00 - подключение микросхемы ПЗУ DD5;

01 - подключение микросхемы ОЗУ DD6;

10 – подключение программируемого параллельного интерфейса DD7;

11 – подключение программируемого параллельного интерфейса DD8;

2.4 Выбор микросхем устройств ввода/вывода и системного таймера-счетчика.

В качестве устройств ввода/вывода, которые служат для сопряжения центрального процессора с датчиками, системой управления механизмами и сигнализацией, клавиатурой и дисплеем выбраны два программируемых интерфейса КР580ВВ55 (DD7 и DD8).

В качестве системного таймера использована микросхема программируемого таймера КР580ВИ53 (DD9). Таймер в системе служит для организации прерываний через определенные промежутки времени. Прерывания, в свою очередь, необходимы для периодического опроса клавиатуры и индикации символов на дисплее.

2.5 Организация дешифрации адреса для устройств ввода/вывода и таймера-счетчика.

Таблица 2

Номера портов ввода/вывода.

Микросхема

Порт

Назначение порта

Номер

DD7 (КР580ВВ55)

A

информация с датчиков

F0

B

выбор датчика и запуск АЦП

F1

C

сигнализация и управление

F2

РУС

регистр управляющего слова

F3

DD8 (КР580ВВ55)

A

индикация

F8

B

опрос клавиатуры

F9

C

сканирование

FA

РУС

регистр управляющего слова

FB

DD9 (КР580ВИ53)

CLK0

счетчик 0

00

CLK1

счетчик 1

01

CLK2

счетчик 2

02

РУС

регистр управляющего слова

03

2.6 Организация опроса датчиков.

Для того чтобы организовать последовательный опрос датчиков в данной системе использована микросхема аналогового мультиплексора К590КН1 (DD10), которая управляется программно, посредством передачи управляющих сигналов по линиям PВ0-PВ1 порта ввода/вывода (микросхема DD7).

В качестве АЦП используем К572ПВ3. Запуск АЦП (DA1) на преобразование и считывание данных организовано программно посредством передачи управляющих сигналов по линиям порта ввода/вывода (микросхема DD8) при аппаратной поддержке сигналом состояния BUSY АЦП, который подается на вход READY (готовность) микропроцессора.

Для преобразования токовых сигналов датчиков 4-20 мА в сигнал напряжением 0-10 В используются прецизионные сопротивления марки ОМЛТ 0.125 номиналом 500 Ом.

2.7 Организация сигнализации и управления.

Сигнализация и управление реализованы на лампах накаливания и реле, питающихся напряжением 12В постоянного тока.

В качестве ключей использованы оптроны марки АОТ127.

Управление и сигнализация организованы программно посредством передачи управляющих сигналов по линиям С0-С7 порта ввода/вывода (DD7). Сигналы с этих линий поступают на АОТ127 через буфер К155ЛП10. Сигналы, служащие для световой сигнализации, инвертируются и поступают на схему для организации звуковой сигнализации.

Управление и сигнализация осуществляются сигналами низкого уровня (логического нуля).

2.8 Организация опроса клавиатуры и индикации.

Для ввода параметров управления в системе используется клавиатура из 16 клавиш.

Для индикации значений технологических параметров применяются четыре семи сегментных светодиодных индикатора АЛ305Г красного свечения с напряжением питания 6В и максимальным потребляемым током 22мА. В схеме питания использованы транзисторы VT1-VT4 марки КТ630, управляемые сигналами линий сканирования клавиатуры.

Сканирование клавиатуры и активизация светодиодного семи сегментного индикатора реализуется с помощью дешифратора К155ИД4 на входы которого циклически передается ряд чисел 0h,1h,2h,3h по линиям порта ввода/вывода (DD7). Для защиты от короткого замыкания между линиями сканирования в схеме должны быть предусмотрены диоды. Для опроса матрицы клавиатуры используются линии порта ввода/вывода (DD8).

Код индицируемого символа передается по линиям PА0-PА7 порта ввода/вывода (DD8). Необходимо предусмотреть токоограничивающие резисторы.

^{2.9 Расчет потребляемой мощности}

^{Расчет потребляемой мощности системы производится по формуле:}

^P_пот.max^=P_Д^+P_А^,

^{где P}_Д ^{- суммарная мощность, потребляемая всеми микросхемами устройства, P}_А ^{- суммарная мощность, потребляемая всеми аналоговыми элементами.}

^P_Д ^{= 1+1,6+0,7+1+0,8+2,96+0,45+1+0,35+1+0,4+1 = 12,26 Вт}

^P_А ^{= 4*0,0062*1000 = 0,144 Вт}

^P_пот.max^{= 12,26+0,144 = 12,404 Вт}

3 КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РАБОТЫ КОНТРОЛЛЕРА.

3.1 Задание предельных значений.

Для правильной работы контроллера необходимо с помощью клавиатуры занести в оперативное запоминающее устройство предельные значения по всем четырем контролируемым параметрам. Для этого необходимо:

1. Выбрать необходимый параметр путем нажатия на соответствующую клавишу (при этом на дисплее должно высветиться измеряемое текущее значение технологического параметра);

2. Нажать на ту же клавишу повторно для выбора режима ввода минимального предельного значения (высветится его текущее значение);

3. Нажать на клавишу «С» (сброс) для того чтобы стереть старое значение и подготовить систему для ввода нового;

4. Ввести новое значение и нажать на клавишу «Ent» (ввод) для его запоминания;

5. Нажать на клавишу параметра в третий раз для выбора режима ввода максимального предельного значения (высветится его текущее значение);

6. Повторить пункты 3 и 4.

Чтобы пропустить ввод минимального значения необходимо с п. 2 перейти к п. 5.

Чтобы прекратить ввод не внося изменений необходимо не нажимая клавиши «Ent» нажать на любую из клавиш выбора технологических параметров.

3.2. Принцип управления и сигнализации.

Если какой-либо контролируемый технологический параметр выходит за рамки заданных пределов, то на мнемосхеме станции загорается сигнальная лампа и звучит сигнал тревоги.

Если за пределы выходит уровень температуры, контролируемый датчиком T2, то подается соответствующий сигнал управления термостатом (включить/выключить). Кроме того, автоматически регистрируется обрыв датчика.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В данной курсовой работе был разработан микропроцессорный контроллер системы управления и контроля технологических параметров установки нанесения внутреннего покрытия.

Система обеспечивает автоматическое регулирование температуры смесителя компонентов эпоксидки для внутреннего покрытия путём отключения или включения термостата.

Система обеспечивает технологические защиты: автоматика сигнализирует о нормальном значении температуры смесителя и при повышении температуры выключает термостат. При понижении температуры автоматически включается термостат.

В задачу разрабатываемой микропроцессорной системы входит контроль вышеперечисленных параметров, управление термостатом, а также звуковая и световая сигнализация в случае выхода какого-либо параметра за установленные границы.

Система производит обработку поступающей от датчиков информации, сравнивает поступившие значения с их допустимыми значениями, формирует сигналы управления исполнительным механизмом.

Приведенный в пояснительной записке материал содержит решения по всем поставленным вопросам.

Работа над курсовой показала следующие пути улучшения: разработку новых технологий и алгоритмов, изменение принципиальной схемы системы путем использования современных микросхем и микросхем с большей степенью интеграции, а также конструкторские изменения, связанные с применением системы для конкретного предприятия.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.

1. Алиев Р.А., Белоусов В.Д. и др. Трубопроводный транспорт нефти и газа. – М.: Недра, 1988. – 386с.

2. Бахмат Г.В., Еремин Н.В. Аппараты воздушного охлаждения газа на компрессорных станциях. – С-Пг: Недра, 1994.-99с.

3. Ильин В.А. «Телеуправление и телеизмерение» – М.: Энергоиздат 1982. – 558с., ил.

4. Интегральные микросхемы : Справочник. / Под ред Тарабрина Б.В. - М.: Радио и связь 1983.

5. Калабеков Б.А. Микропроцессоры и их применение в системах передачи и обработки сигналов: Учебное пособие для высших учебных заведений. - М.: Радио и связь, 1988.

6. Коломбет Е.А. Микропроцессорные средства обработки аналоговых сигналов. - М.: Радио и связь, 1991.

7. Кузяков О.Н., Силифонкина И.А., Колесов В.И. Методические указания по оформлению студенческих работ специальности 2101 - “Автоматика и управление в технических системах ”. - Тюменский Индустриальный институт, 1992.

8. Колесов В.И. Лекции по передачам данных в информационных управляющих системах. – Тюмень, 2001

9. Тарабарин Б.В. «Интегральные микросхемы. Справочник» - М.: Радио и связь, 1983. – 528 с.,ил.

10. Уайдер С. «Справочник по технологиям и средствам связи» - М: Мир, 2000.-429с., ил.

11. Четвериков В.Н. «Подготовка и телеобработка данных в АСУ» – М.: Высшая школа 1981. – 319с., ил.

12. Шило В.В. Популярные цифровые микросхемы: Справочник.-2 изд., исправленное.- М.: Радио и связь, 1989.-352с.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Структурная схема микропроцессорной системы.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Алгоритм функционирования системы.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Распределение адресов ОЗУ.

Адрес

Содержание

F400

Младший адрес стека

F4FA-F4FC

Преобразованное значение показаний датчика.

F4FF

Временное хранение показаний датчика.

F500

Номер опрашиваемого датчика (00h-03h)

F6A0-F6E0

Хранение текущих и предельных значений для каждого датчика

F701

Счетчик сканирования

F702

Предварительное сохранение цифры после ввода с клавиатуры

F703

(00h-02h) Определяет режим изменения информации:

00 - индикация текущего значения

01 - ввод «минимума»

02 - ввод «максимума»

F705

Индикатор сброса перед записью [00h] - сброшено, [01h] - нет.

F706

Запоминание последнего выбранного датчика для проверки повторного выбора.

Младшие байты адресов подпрограмм клавиш хранятся по адресам:

F70E

«1»

F71E

«2»

F72E

«3»

F73E

«4»

F70D

«5»

F71D

«6»

F72D

«7»

F73D

«8»

F70B

«9»

F71B

«0»

F72B

«С»

F73B

«Ent»

F707

«A»

F717

«B»

F727

«C»

F737

«D»

F7FE-F7FC

(00h-09h) Определяет текущее индицируемое значение.

F7FF

(0Ah-0Dh) Определяет датчик, показания с которого индицируются.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Распределение адресов ПЗУ.

Адрес

Содержание

0028

JMP M1 Переход к подпрограмме обработки прерываний

0600-0629

Подпрограмма клавиши «Ent»

0630

Подпрограмма клавиши «A»

0640

Подпрограмма клавиши «B»

0650

Подпрограмма клавиши «C»

0660

Подпрограмма клавиши «D»

Коды символов:

06F0

«0»=11000000=C0h

06F1

«1»= 11111001=F9h

06F2

«2»=10100100=A4h

06F3

«3»=10110000=B0h

06F4

«4»=10011001=99h

06F5

«5»=10010010=92h

06F6

«6»=10000010=82h

06F7

«7»=11111000=F8h

06F8

«8»=10000000=80h

06F9

«9»=10010000=90h

06FA

«A»=10001000=88h

06FB

«B»=10000011=83h

06FC

«C»=11000110=C6h

06FD

«D»=10100001=A1h

06FE-070D

Хранение младших байтов адресов подпрограмм клавиш, которые при инициализации заносятся в ОЗУ по определенным адресам.

Подпрограммы клавиш хранятся по следующим адресам:

070E

«1»

0713

«2»

0718

«3»

071D

«4»

0722

«5»

0727

«6»

072C

«7»

0731

«8»

0736

«9»

073B

«0»

0740-07A9

Подпрограмма ввода цифровых значений.

07B0

Переход на подпрограмму клавиши «A»

07B3

Переход на подпрограмму клавиши «B»

07B6

Переход на подпрограмму клавиши «C»

07B9

Переход на подпрограмму клавиши «D»

07BC

Переход на подпрограмму клавиши «Ent»

07D0

Начало подпрограммы клавиши «C»

Остальные

Программы: инициализации, основная, вспомогательные подпрограммы.

ПРИЛОЖЕНИЕ 5

Программа.

Метка

Команда

Комментарий

MVI A, 90h

Настройка ППИ (датчики, управление).

OUT F3h

MVI A, FFh

Выключаем всю сигнализацию и управление.

OUT F2h

MVI A, 82h

Настройка ППИ (индикация, клавиатура).

OUT FBh

LXI SP, F400h

Инициализация стека.

LDA 06FEh

Перенос адресов подпрограмм из ПЗУ в ОЗУ.

STA F70Eh

LDA 06FFh

STA F71Eh

LDA 0700h

STA F72Eh

LDA 0701h

STA F73Eh

LDA 0702h

STA F70Dh

LDA 0703h

STA F71Dh

LDA 0704h

STA F72Dh

LDA 0705h

STA F73Dh

LDA 0706h

STA F70Bh

LDA 0707h

STA F71Bh

LDA 0708h

STA F72Bh

LDA 0709h

STA F73Bh

LDA 070Ah

STA F707h

LDA 070Bh

STA F717h

LDA 070Ch

STA F727h

LDA 070Bh

STA F737h

MVI A, 30h

Настройка таймера.

OUT 03h

MVI A, 30h

OUT 00h

MVI A, 75h

OUT 00h

JMP OPR2

Переход к основной программе.

M1

PUSH PSW

Подпрограмма обработки прерывания.

PUSH B

PUSH D

PUSH H

LDA F701h

Начало ввода с клавиатуры

RLC

RLC

RLC

RLC

OUT FAh

Сканирование

MOV E,A

MVI D, F7h

IN F9h

Ввод с клавиатуры

XRI F0h

Обнуление старших битов

ADD E

MOV E, A

LDAX D

MVI H, 07h

MOV L, A

PCHL

Вызов подпрограммы конкретной клавиши

M2

LDA F701h

Начало индикации

MVI D,F7h

MVI E, FCh

ADD E

MOV E, A

LDAX D

Чтение символа для индикации

MVI D, 06h

MVI E, F0h

ADD E

LDAX D

Чтение кода символа из ПЗУ

OUT F8

Вывод на индикаторы

LDA F701h

Изменяем значение счетчика сканирования

INR A

STA F701h

XRI 04h

JNZ M4

STA F701h

Изменили

M4

MVI A, 30h

Настройка таймера.

OUT 03h

MVI A, 30h

OUT 00h

MVI A, 75h

OUT 00h

POP H

POP D

POP B

POP PSW

RET

Выход из подпрограммы обработки прерывания

Подпрограммы клавиш

MVI A, 00h

«0»

JMP M3

MVI A, 01h

«1»

JMP M3

MVI A, 02h

«2»

JMP M3

MVI A, 03h

«3»

JMP M3

MVI A, 04h

«4»

JMP M3

MVI A, 05h

«5»

JMP M3

MVI A, 06h

«6»

JMP M3

MVI A, 07h

«7»

JMP M3

MVI A, 08h

«8»

JMP M3

MVI A, 09h

«9»

JMP M3

M3

STA F702h

Сохранение данных из аккумулятора

LDA F703h

Проверка режима ввода

XRI 00h

JZ M2

Проверка окончена

LDA F705h

Проверка: сброшена ли ячейка ввода.

XRI 00h

JNZ M2

Проверили.

LDA F7FDh

STA F7FEh

Переписали со второй позиции в третью

LDA F7FCh

STA F7FDh

Переписали с первой позиции во вторую

LDA F702h

STA F7FCh

Записали в первую позицию новое число

JMP M2

Индикация

«С»

LDA F703h

Проверка режима ввода

XRI 00h

JZ M2

Проверили

MVI A,00h

Обнуляем: аккумулятор,

STA F7FCh

первую позицию,

STA F7FDh

вторую,

STA F7FEh

третью,

STA F705h

индикатор сброса.

JMP M2

Индикация

«Ent»

JMP ENT

ENT

LDA F703h

Проверка режима ввода

XRI 00h

JZ M2

Проверили

LDA F703h

Идентификация адреса ввода.

RLC

RLC

MOV E, A

LDA F7FFh

RLC

RLC

RLC

RLC

ADD E

MOV E, A

MVI D, F6h

Идентификация завершена.

LDA F7FCh

Пересылка данных с индикаторов в память.

STAX D

INR E

LDA F7FDh

STAX D

INR E

LDA F7FEh

STAX D

Пересылка окончена.

MVI A, 01h

STA F705h

Установка индикатора сброса в [1]

JMP M2

Индикация.

«A»

JMP A

A

MVI A, 0Ah

Фиксируем датчик

STA F7FFh

в памяти.

CALL REPEAT

Проверка повторного выбора.

JMP M2

Индикация.

«B»

JMP B

B

MVI A, 0Bh

Фиксируем датчик

STA F7FFh

в памяти.

CALL REPEAT

Проверка повторного выбора.

JMP M2

Индикация.

«C»

JMP C

C

MVI A, 0Ch

Фиксируем датчик

STA F7FFh

в памяти.

CALL REPEAT

Проверка повторного выбора.

JMP M2

Индикация.

«D»

JMP D

D

MVI A, 0Dh

Фиксируем датчик

STA F7FFh

в памяти.

CALL REPEAT

Проверка повторного выбора.

JMP M2

Индикация.

REPEAT

LDA F706h

Проверяем повторный выбор датчика.

MOV C, A

LDA F701h

XRA C

JZ M5

Проверили.

LDA F701h

STA F706h

MVI A, 00h

STA F703h

Обнуляем индикатор изменения информации

M5

LDA F703h

INR A

Увеличиваем на единицу

MOV C, A

индикатор изменения информации

XRI 03h

и проверяем

JNZ M6

на переполнение.

MVI A, 00h

STA F703h

JMP IDEN

M6

MOV A, C

STA F703h

IDEN

RLC

Идентификация адреса вывода информации.

RLC

MOV E, A

LDA F7FFh

RLC

RLC

RLC

RLC

ADD E

MOV E, A

MVI D, F6h

Идентификация завершена.

LDAX D

Пересылка данных из памяти на индикаторы.

STA F7FCh

INR E

LDAX D

STA F7FDh

INR E

LDAX D

STA F7FEh

Пересылка окончена.

RET

Конец подпрограммы.

Основная программа.

OPR2

MVI A, F0h

Опрос датчиков.

STA F500h

OPR1

LDA F500h

Читаем порядковый номер датчика

RLC

Сдвигаем для передачи в порт

RLC

RLC

RLC

OUT F1h

Отправляем в порт

XRI 01h

OUT F1h

NOP

NOP

NOP

NOP

XRI 02h

OUT F1h

IN F0h

Ввод информации с датчика.

SUI 33h

JNC WREM

При обрыве датчика выводим на индикаторы [- - -].

LDA F500h

Идентификация адреса ввода.

ADI 0Ah

SUI F0h

RLC

RLC

RLC

RLC

MOV E, A

MVI D, F6h

Идентификация завершена.

MVI A, BFh

Код символа [-].

STAX D

INX D

STAX D

INX D

STAX D

JMP WR1

Переход к следующему датчику.

WREM

STA F4FFh

Временно сохраняем результат в ячейке памяти.

CALL SRAVN

WR1

LDA F500h

INR A

Увеличиваем порядковый номер опрашиваемого датчика.

STA F500h

XRI F4h

Проверяем счетчик на переполнение.

JNZ OPR1

Продолжаем опрос.

JMP OPR2

Возобновляем опрос.

SRAVN

MVI D, 00h

Преобразование, сохранение и сравнение данных.

LDA F4FFh

MOV E, A

LDA F500h

INR A

MOV C, A

MVI B, 00h

XRA A

Программа перевода числа из 16-тиричной в 10-тичную систему.

MVI D, F4h

MVI E, FCh

STAX D

DCX D

STAX D

DCX D

STAX D

BEG

DCX B

LDAX D

INR A

STAX D

XRI 0Ah

JNZ B

MVI A, 00h

STAX D

INX D

LDAX D

INR A

STAX D

XRI 0Ah

JNZ B1

MVI A, 00h

STAX D

INX D

LDAX D

INR A

STAX D

XRI 0Ah

JNZ B2

MVI A, 86h

Символ [E] выводится на индикаторы, если число больше 999.

STAX D

DCX D

STAX D

DCX D

STAX D

JMP ENDE

B2

DCX D

B1

DCX D

B

MOV A, B

XRI 00h

JNZ BEG

MOV A, C

XRI 00h

JNZ BEG

Запись в соответствующую ячейку памяти

ENDE

LDA F500h

Идентификация адреса ввода.

ADI 0Ah

SUI F0h

RLC

RLC

RLC

RLC

MOV E, A

MVI D, F6h

Идентификация завершена.

LDA F4FAh

STAX D

INX D

LDA F4FBh

STAX D

INX D

LDA F4FCh

STAX D

Запись окончена.

Сравнение.

SR

LDAX D

MOV H, A

MVI B, F6h

MVI A, 04h

ADD E

MOV C, A

LDAX B

Загрузка “минимума”.

SUB H

Вычитаем текущее значение из “минимума”.

JNC ALARM1

Если нет переноса, значит текущее значение меньше “минимума”.

MVI A, 08h

ADD E

MOV C, A

LDAX B

Загрузка “максимума”.

SUB H

Вычитаем текущее значение из “максимума”.

JC ALARM2

Если есть перенос, то текущее значение больше “максимума”.

MOV A, E

ANI 0Fh

JNZ PER

Если проверили все разряды и все в порядке, то отменяем сигнализацию.

LDA F500h

Поиск сигнала для отмены и формирование управляющих слов.

ANI 0Fh

JNZ S1

MVI A, 01h

JMP SIG

S1

MOV B, A

XRI 01h

JNZ S2

MVI A, 03h

JMP SIG

S2

MOV A, B

XRI 02h

JNZ S3

MVI A, 05h

JMP SIG

S3

MVI A, 07

PER

DCX D

Переходим к меньшему разряду.

JMP SR

ALARM1

LDA F500h

ANI 0Fh

JZ A11

MOV B, A

XRI 01h

JZ A12

MOV A, B

XRI 02h

JZ A13

MOV A, B

XRI 03h

JZ A14

ALARM2

LDA F500h

ANI 0Fh

JZ A11

MOV B, A

XRI 01h

JZ A12

MOV A, B

XRI 02h

JZ A23

MOV A, B

XRI 03h

JZ A14

A11

MVI A, 00h

JMP SIG

A12

MVI A, 02h

JMP SIG

A13

MVI A, 0Bh

OUT F3h

MVI A, 08h

OUT F3h

MVI A, 04h

JMP SIG

A23

MVI A, 09h

OUT F3h

MVI A, 0Ah

OUT F3h

MVI A, 04h

JMP SIG

A14

MVI A, 06h

JMP SIG

SIG

OUT F3h

Посылаем команду управления (сигнализации).

JMP ENDSR

ENDSR

RET

Выход из подпрограммы преобразования, сохранения и сравнения.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6

Спецификация элементов.

Цифровые микросхемы

Позиционное обозначение

Марка

Количество

DD1

К1821ВМ85

1

DD2

КР580ВИ53

1

DD3,DD4

КР580ВА86

2

DD5

К573РУ14

1

DD6

КР537РУ8

1

DD7, DD8

КР580ВВ55

2

DD9

КР580ВИ53

1

DD10,

К590КН1

1

DD11,12

К155ИД4

2

Цифроаналоговые элементы

Позиционное обозначение

Марка

Количество

DA1

К572ПВ3

1

DA2-DA9

АОТ127

8

Светодиодные индикаторы

Позиционное обозначение

Марка

Количество

HG1-HG4

АЛ305Г

4

Транзисторы

Позиционное обозначение

Марка

Количество

VT1-VT4

КТ630

4

Диоды

Позиционное обозначение

Марка

Количество

VD1-VD5

КД530

5

Резисторы

Позиционное обозначение

Марка

Количество

R1-R6

МЛТ 0.125

6