Проектирование АСУТП развальцовки (стр. 1 из 9)

Теплообменные аппараты нашли широкое применение в промышленности, особенно в химической. Они представляют собой набор труб, закрепленными в трубные решетки с двух сторон. Эти трубные решетки являются одними из плоскостей герметичных плоскостей, между которыми происходит взаимообмен жидкостями или газами под большим давлением. Сами трубы являются посредниками обмена, и, в свою очередь, сами находятся во внешнем контуре, в котором циркулирует охлаждающая жидкость. Естественным и необходимым условием является недопущение смешивания рабочей и охлаждающей жидкостей. Поэтому становится очевидным необходимость выполнения соединения труб с трубными решетками с максимальной прецизионностью, что является, несомненно, трудной и дорогой задачей.

Теплообменники применяются на многих предприятиях, поэтому очень актуален вопрос их изготовления. Самым надежным способом закрепления труб в трубные решетки является их развальцовка, причем происходит постоянное усовершенствование и улучшение этого метода.

Целью работы является не только изучение процесса развальцовки (с механической точки зрения), но и также разработка автоматической системы управления этим технологическим процессом; предусмотрев различные режимы работы системы, реализовав подсистему ввода и вывода, также разработав функциональную и принципиальную электрическую схемы АСУ ТП. Общее управление системой производится с помощью ДЕКОНТ - контроллера, обоснование выбора которого и его описание также приводятся в этой работе.

1 Анализ микропроцессорной и компьютерной техники для АСУТП

1.1 Однокристальные контроллеры семейства H8S/2000

Однокристальные контроллеры семейства H8S/2000H8S/2000. Особенности этого типа контроллеров являются:

1. 24 МГц, экономичные, 16-битное статическое ядро

2. Встроенный контроллер 40-сегментного ЖКИ со схемой формирования повышенного напряжения

3. Встроенное ядро USB 2.0 (FullSpeed) с возможностью питания от шины и от собственного источника для простой реализации последовательного соединения

4. 8 режимов пониженного энергопотребления

5. Вспомогательный тактовый генератор 32 кГц, который может использоваться для уменьшения потребления

6. Высоконадежная встроенная Flash память: 64...384 Кбайт

7. Встроенное быстродействующее ОЗУ: 4...32 Кбайт

8. Встроенный контроллер передачи данных (DTC), формирующий до 85 каналов

9. Встроенный 4-канальный DMA-контроллер (DMAC)

10. Поддержка интерфейса смарт-карт, соответствующего спецификации ISO/IEC 7816-3

11. Многоканальный интерфейс двухпроводной последовательной шины PC

12. Встроенн ый контроллер внешней шины (BSC), реализующий стандартную шину или интерфейс burst-ROM

13. Генератор DTMF-сигналов

Применяется во многих областях, таких как:

– Вычислительная техника: контроллеры клавиатур, USB-устройства, конвертеры последовательного режима, устройства контроля мощности;

– Измерения: Электросчетчики, газовые счетчики, счетчики воды, термостаты;

– Медицина: Мониторы уровня глюкозы в крови, контроллеры систем для введения лекарств, мониторы сердечного ритма, передвижные системы искусственного кровообращения;

– Промышленность/торговля: Устройства контроля токсичности отработанных газов, автомобильное диагностическое оборудование, нефтехимическая промышленность, регистраторы данных, сканеры штрих кода;

– Сети/коммуникации: Преобразователи коммуникационных протоколов, системы GPS.

1.2 Однокристальный микроконтроллер семейства МСS 51

В настоящее время семейство MCS-51 является лидером по количеству модификаций и выпускающих их компаний среди всех 8-разрядных микроконтроллеров. Оно получило свое название от микроконтроллера 8051, выпущенного в 1980 году компанией Intel на базе технологии n-МОП. На сегодняшний день существует более 200 модификаций микроконтроллеров семейства 8051. Эти модификации включают в себя кристаллы с широким спектром периферии: от простых 20-выводных устройств с одним таймером и 1К программной памяти до 100-выводных кристаллов с 10-разрядными АЦП, массивами таймеров-счетчиков, аппаратными 16-разрядными умножителями и 64К программной памяти на кристалле. Микросхемы для этого семейства производятся рядом фирм различных стран мира, включая Россию (семейства КР1816ВЕ, КР1830ВЕ и др.).

Архитектура семейства MCS-51 в значительной мере предопределяется ее назначением – построение компактных и дешевых цифровых устройств. Микроконтроллеры семейства MCS-51 позволяют выполнять как задачи управления различными устройствами, так и реализовывать отдельные узлы аналоговой схемы. Все микросхемы этого семейства работают с одной и той же системой команд, большинство из них выполняется в одинаковых корпусах с совпадающей цоколевкой, что позволяет использовать для разработанного устройства микросхемы разных фирм-производителей без переделки принципиальной схемы устройства и программы.

Структурная схема контроллера семейства MCS-51, представленная на рисунке 1.1, состоит из следующих функциональных узлов: блока управления, арифметико-логического устройства, блока таймеров/счетчиков, блока последовательного интерфейса и прерываний, программного счетчика, памяти данных и памяти программ. Двусторонний обмен осуществляется с помощью внутренней 8-разрядной магистрали данных. Различные микросхемы этого семейства различаются только регистрами специального назначения (в том числе и количеством портов). Система команд всех контроллеров семейства MCS-51 содержит 111 базовых команд с форматом 1, 2 или 3 байта и не изменяется при переходе от одной микросхемы к другой. Это обеспечивает переносимость программ с одной микросхемы на другую с минимальными трудностями.

Рисунок 1 – Структурная схема микроконтроллеров семейства MCS-51

Назначение узлов:

1) Блок управления и синхронизации предназначен для выработки синхронизирующих и управляющих сигналов, обеспечивающих координацию работы блоков ЭВМ во всех допустимых режимах ее работы. В состав блока управления входят: устройство формирования временных интервалов, логика ввода-вывода, регистр команд, регистр управления потреблением электроэнергии, дешифратор команд и логика управления ЭВМ.