Проектирование двухканального микропроцессорного таймера УТ 1–М (стр. 1 из 6)

Введение

Системы автоматизации постепенно находятся в развитии и с каждым новым днем появляется, что более модернизированное и удобное в использовании для любого человека. При высоком уровне развития автоматизированных систем можно сделать любой процесс автоматизированным, то есть облегчить труд человека и в ходе этого стоит довериться современному оборудованию, которое может полностью контролировать и производить настройку без вмешательства человеческой руки. Но все устройства разработаны и основаны на микропроцессорной технике.

Микропроцессорная техника (МПТ) включает технические и программные средства, используемые для построения различных микропроцессорных систем, устройств и персональных микроЭВМ.

Микропроцессорная система (МПС) представляет собой функционально законченное изделие, состоящее из одного или нескольких устройств, главным образом микропроцессорных: микропроцессора и / или микроконтроллера.

Микропроцессорное устройство (МПУ) представляет собой функционально и конструктивно законченное изделие, состоящее из нескольких микросхем, в состав которых входит микропроцессор; оно предназначено для выполнения определенного набора функций: получение, обработка, передача, преобразование информации и управление.

Под микропроцессором (МП) будем понимать в дальнейшем программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс цифровой обработки информации и управления им и построенное, как правило, на одной БИС.

Однако впоследствии расширение сферы использования МК повлекло за собой развитие их архитектуры за счет размещения на кристалле устройств (модулей), отражающих своими функциональными возможностями специфику решаемых задач.

1. Выбор оборудования автоматизации

Процесс подачи звонков в техникуме заключается в постоянном контроле работником учебной части за текущим временем и периодическом нажатии кнопки. При этом возможны значительные отклонения в формировании временных интервалов из-за различных факторов.

Данный процесс формирования временных интервалов хорошо поддается автоматизации стандартными средствами промышленной автоматики. Из возможных вариантов решения, можно рассматривать готовые решения для учебных заведений, программируемые логические контроллеры, таймеры реального времени.

Предпочтение необходимо отдать устройству с минимальной стоимостью, но отвечающее всем предъявляемым требованиям:

– формирование 20 временных интервалов;

– высокая точность хода часов реального времени;

– автоматическое отключение в выходные и праздничные дни;

– управление высоковольтной нагрузкой;

– простота управления устройством;

– энергонезависимая память программы формирования временных интервалов;

– индикация текущего состояния устройства.

От готового решения автоматизации процесса подачи звонков в учебном заведении пришлось отказаться из-за высокой стоимости, порядка 11500 рублей.

Интересные возможности имеют программируемые логические контроллеры:

– надежная среда программирования;

– большое количество встроенных интерфейсов;

– до 60 дискретных точек ввода;

– встроенные часы реального времени;

– встроенный аккумуляторный источник резервного питания.

Стоимость таких устройств колеблется от 6000 до 20000 рублей, но их функциональные возможности избыточны. Поэтому решено было выбрать программируемый таймер реального времени. Из предлагаемых решений было выбрано оборудование российской фирмы ОВЕН, как отвечающее всем требованиям решаемой задачи при самой низкой стоимости. Из линейки оборудования этого производителя был выбран прибор УТ1-М стоимостью порядка 2800 руб.

2 Описание таймера УТ1–М

2.1 Назначение таймера УТ1–М

Двухканальный микропроцессорный таймер УТ 1–М предназначен для автоматического включения для различных исполнительных устройств в запрограммированное календарное время суток. Для этого в состав таймера входят часы реального времени с резервным батарейным питанием.

Заложенная функция автоматической коррекции времени включения и выключения реле таймера по времени восхода или захода солнца позволяет также использовать таймер УТ 1–М для управления освещением, световой рекламой и для решения других задач, связанных с продолжительностью светового дня.

Программа составленная пользователем, хранится в энергонезависимой памяти, вмещающей до 70 команд включения – выключения для каждого канала. Конструктивно прибор выполнен в пластмассовом корпусе.

2.2 Технические характеристики и условия эксплуатации

Прибор потребляет напряжение 220 В 50 Гц. Потребляемая мощность не более 6 ВА.

Максимально допустимый ток нагрузки электромагнитных реле 8 А при 220 В.

Погрешность хода часов не более 5 мин/месяц.

Срок службы встроенной литиевой батареи (тип CR2032; 3 В; 220 мА).

Прибор предназначен для использования в следующих условиях:

– температура окружающего воздуха от +1 до +50 С;

– атмосферное давление от 86 до 106,7 кПа;

– относительная влажность от 30 до 80%.

2.3 Устройство и принцип работы

Функциональная электрическая схема таймера представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Функциональная электрическая схема таймера УТ 1–М

Основу прибора составляют часы реального времени и два логических устройства (ЛУ), которые формируют заданные временные интервалы. Информация о совпадении заданного интервала с текущим временем поступает на силовое реле один или два, в зависимости от номера канала. Существует возможность управлять режимами работы ЛУ внешними сигналами подаваемыми на блок коммутатора на вход 1 или вход 2. Контролировать текущее состояние прибора и осуществлять его настройку можно через Четырехразрядный семисигментный индикатор.

УТ1-М представляет собой суточный циклический автомат, работающий по составленной пользователем программе. Каждая команда программы определяет временной интервал включенного состояния реле.

Общая программа может состоять из нескольких суточных программ, порядок выполнения которой задается функцией приоритета.

Низшим приоритетом обладает программа, составленная для ежедневного исполнения.

Следующий приоритет имеют программы, составленные для дня недели. Это означает что в конкретный день недели, указанный в командах этой программы, будет выполнена эта программа в место ежесуточной. В общей программе может быть не более 7 таких программ по числу дней недели.

Высшим приоритетом обладают программы, составленные для конкретной даты.

Это означает, что в заданный день года указанный в командах этой программы, будет выполнена эта программа в место ежесуточной или еженедельной.

Система приоритетов позволяет создавать компактные программы для всего года, используя ограниченную емкость памяти (70 команд для каждого канала).

В таймере имеется два логических входа, используемые совместно обоими каналами таймера, что позволяет поставить условие выполнения команды в зависимость от внешних событий.

К логическим входам в качестве датчиков могут быть подключены: механические контакты, кнопки, герконы, а также оптические, индуктивные или емкостные датчики, имеющие на выходе транзисторные ключи n-p-n – типа.

3. Описание электрических схем автоматики подачи звонков

3.1 Электрическая схема автоматики подачи звонков и отключения освещения главного корпуса

Электрическая схема автоматики представлена на рисунке 2

Рисунок 2 – Электрическая схема автоматики

Таймер расположен в учебной части, непосредственно около кнопки звонка. Питание на таймер заводится с блока охранной сигнализации. Все высоковольтные цепи автоматики защищены автоматами защиты от перегрузки, рассчитанными на ток до 3А: цепь питания таймера, цепь звонка, цепь управления освещением.

При включении таймера, он отсчитывает заданные временные интервалы и в заданное время включает внутреннее реле К1 на одну минуту, которое управляет формирователем длительности подачи звонка на реле К3. Контакты реле К3 подключены параллельно кнопке звонка. При этом остается возможность ручного управления звонком техникума, например на случай пожарной тревоги.

Второй канал таймера управляет освещением в коридорах техникума с помощью реле К2.

Контакты реле К2 управляют группой малогабаритных контакторов ККМ11–018–230–01. Схема построена так, что освещение в коридорах выключается, когда контакторы включаются. Это необходимо для того, что в случае сбоя в работе таймера или выхода из строя схемы управления, освещение в коридорах продолжало гореть.

При срабатывании реле К2 по программе его контакты замыкают цепь питания контакторов на 1 минуту. С помощью контакта К6.1 происходит блокировка цепи питания и после выключения реле таймера К2 цепь будет оставаться включенной, а основное освещение в коридорах окажется выключено группой контактов К4.1, К4.2, К5.1, К6.2. Группа контактов К4.3, К4.4, К5.2, К6.3 включает дежурное освещение в коридорах.

Включить освещение можно нажав кнопку включения освещения расположенную на первом этаже техникума у центрального входа или обесточив цепь питания контакторов автоматом защиты в учебной части.

Пользователь таймера имеет доступ к следующим процедурам, вызываемым из рабочего режима через код доступа:

Коды доступа к процедурам программирования

Процедура	код
1. Программирование канала 12. Программирование канала 23. Установка часов4. Внесение широты местности5. Внесение опорной даты	00070008111311111112

Рисунок 2 – Электрическая схема автоматики

Кнопка

циклически слева – направо перемещает изменяемое знакоместо (разряд). Изменяемое знакоместо выделяется миганием (курсор).