серы
Содержание
Введение..................................................................................................................
1 Процесс гранулирования серы и задачи его автоматизации на базе средств вычислительной техники.........................................................................................
1.1 Характеристика технологического процесса производства гранулирования серы..........................................................................................................................
1.2 Основные задачи автоматизации производства гранулированной серы
1.3 Обзор современных средств автоматизации ...................................................
1.4 Эффективность процесса гранулирования серы и определение основных требований к средствам автоматизации......................................................................
2 Выбор системных решений по проектированию подсистемы сбора и регистрации информации о ТП гранулирования серы................................................
2.1 Сопоставительный анализ современных подходов к проектированию средств регистрации технологической информации.............................................
2.2 Анализ информационных каналов съема и передачи измерительной информации.......................................................................................................................
2.3 Выбор структуры многоканальной подсистемы сбора и регистрации данных о ТПГС.....................................................................................................................
3 Разработка аппаратных и программных средств многоканальной микропроцессорной подсистемы сбора и регистрации информации о ТПГС.....................
3.1 Разработка технических средств......................................................................
3.1.1 Разработка функциональной схемы микропроцессорной многоканальной подсистемы сбора и регистрации информации о ТПГС.......................................
3.1.2 Выбор коммутатора аналоговых сигналов..................................................
3.1.3 Выбор средств гальванической развязки.....................................................
3.1.4 Выбор АЦП...................................................................................................
3.1.5 Выбор интерфейса для подсистемы сбора и регистрации информации о ТПГС........................................................................................................................
3.1.6 Выбор программируемого микроконтроллера...........................................
3.1.7 Разработка принципиальной схемы подсистемы.........................................
3.2 Разработка программного обеспечения подсистемы сбора и регистрации данных о ТПГС.......................................................................................................
3.2.1 Разработка алгоритмов сбора и регистрации данных................................
3.2.2 Разработка программы сбора и регистрации данных...........................
Заключение..............................................................................................................
Список использованных источников......................................................................
Приложение А Технологическая схема производства гранулирования серы.....
Приложение Б Функциональная схема контрольно-измерительной системы производства гранулирования серы............................................................................
Приложение В Принципиальная схема микропроцессорной подсистемы сбора и регистрации информации на производстве гранулирования серы......................
Приложение Г Перечень элементов микропроцессорной подсистемы...............
Развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в настоящее время одним из основных направлений научно-технического прогресса.
Идея использования вычислительной техники для целей управления технологическими процессами возникла еще в 1950-е гг. Система управления технологическим процессом на базе ЭВМ эффективна потому, что поддерживает параметры процесса в режиме, близком к оптимальному. В результате сокращается расход материалов, энергии, повышаются производительность труда и качество продукции, обеспечивается быстрая перестройка оборудования на выпуск другого ее вида.
В настоящее время на рынке компьютерной автоматизации имеются десятки предложений по части промышленных контроллеров, однако их использование в автоматической системе управления технологическим процессом предполагает стандартные принципы решения определённого круга задач: сбор информации, обработка и обмен ею с компьютером по определённому протоколу.
Всё это внедряется для того, чтобы сократить физические и умственные нагрузки людей до минимума. Современный этап развития человечества характеризуется широким применением персональных ЭВМ для решения широкого круга задач: от простой обработки данных до управления сложнейшими технологическими процессами.
Как правило, информация вводится, обрабатывается и выдаётся из ПЭВМ в привычной для неё цифровой форме. В то же время, большая часть источников информации (датчиков) выдают информацию в аналоговой форме, как правило, в виде уровней напряжения. Принципиально не исключена возможность непосредственного преобразования различных физических величин в цифровую форму, однако эту задачу удаётся решить лишь в редких случаях из-за сложности таких преобразователей. Многие исполнительные устройства (реле, электромагниты, электродвигатели), управление которыми можно доверять ЭВМ, также реагируют на уровни напряжения или тока. Непосредственное подключение указанных объектов к ЭВМ невозможно из-за отсутствия, в последних, подсистем аналогового ввода.
Различные варианты решения этой задачи предлагаются производителями промышленных контроллеров различных фирм как зарубежных, так и отечественных. К достоинствам данных разработок можно отнести высокие технические характеристики, а недостатком является высокая стоимость. Большинство производителей продвигают более тяжелые модели контроллеров, а они, как правило, дороги, которые заслуживают только одного упрека – их возможности, зачастую, избыточны. Программное обеспечение тоже стоит немалых денег.
Оптимальный выбор аппаратуры управления для большинства промышленных систем автоматизации – весьма непростое дело. потребителю подобных систем необходимо найти баланс между разумностью затрат и степенью эффективности системы автоматизации. Разумность затрат предполагает реализацию принципа "плачу за себя", то есть потребитель оплачивает только востребованные им возможности аппаратуры и софта.
Поэтому актуальной стала задача создания устройства, которое с одной стороны было бы относительно недорогим по себестоимости, достаточно простым в аппаратной реализации и эксплуатации, а с другой стороны соответствовало бы необходимым техническим требованиям.
Системы сбора данных в наши дни сделали большой шаг в вперед и в плотную приблизились к использованию совершенных электронных технологий. Сейчас, многие системы сбора данных состоящие из аналогового коммутатора, усилителя выборки-хранения, АЦП, стали размещать на одной интегральной микросхеме, что сравнительно повлияло на скорость обработки данных, удобство в использовании, и конечно же на их стоимость.
Использование микроконтроллеров в изделиях не только приводит к повышению технико-экономических показателей (надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров), но и позволяет сократить время разработки изделий и делает их модифицируемыми, адаптивными, а также позволяет уменьшить их стоимость. Использование микроконтроллеров в системах сбора данных и управления обеспечивает достижение высоких показателей эффективности при низкой стоимости.
Основными критериями технического обеспечения ИИС являются критерий функциональной полноты, критерий экономических и временных затрат на приобретение и ремонт оборудования при выходе из строя элементов системы. Технологический процесс производства гранулированной серы является непрерывным, поэтому малейшие простои повлекут за собой большие экономические потери, из этого следует, что время на ремонт оборудования должно быть минимальным.
Проведенный анализ существующего на рынке парка оборудования, перечня задач которые предстоит решать на нем, а также текущая потребность в аппаратуре и имеющийся потенциал стимулируют разработку необходимых устройств в рамках научно-исследовательских разработок и дипломного проектирования.
Основной задачей разработки данного дипломного проекта является проектирование ИИС для контроля технологического процесса производства гранулированной серы.
Цель работы:
- выбор варианта, принципов построения и архитектуры ИИС в производстве гранулированной серы;
- проектирование и разработка ИИС в производстве гранулированной серы;
- разработка программно-аппаратных средств.
Основные направления работы:
- анализ требований, предъявляемых к ИИС;
- выбор архитектуры и принципов построения ИИС в производстве гранулированной серы;
- определение факторов, определяющих эффективность технологического процесса;
- выбор программно-аппаратных средств вычислительной техники для информационно-измерительной подсистемы производства гранулированной серы.
Практическая ценность работы:
- разработка аппаратно-программного интерфейса между контрольноизмерительными приборами и персональным компьютером;
- усовершенствование контроля технологического процесса производства гранулированной серы.
В данном проекте разработана многоканальная микропроцессорная подсистема сбора и регистрации информации о производстве гранулирования серы, удовлетворяющая задаче улучшения визуализации параметров состояния технологического процесса и повышения эффективности производства.
Производство элементарной (газовой) серы в гранулированном виде на Оренбургском ГПЗ включает в себя установку грануляции, складирования и отгрузки серы, состоящую из нескольких отделений: