1 линия антикоррозионного защитного покрытия труб как объект автоматизации

38



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:

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

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

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

		 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:

Pпот.max=PД+PА,

где PД - суммарная мощность, потребляемая всеми микросхемами устройства, PА - суммарная мощность, потребляемая всеми аналоговыми элементами.  

PД = 1+1,6+0,7+1+0,8+2,96+0,45+1+0,35+1+0,4+1 = 12,26 Вт

PА = 4*0,0062*1000 = 0,144 Вт 

Pпот.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