Проектирование АСУТП развальцовки (стр. 1 из 9)

Содержание

Введение. 5

1 Анализ микропроцессорной и компьютерной техники для АСУТП.. 6

1.1 Однокристальные контроллеры семейства H8S/2000. 6

1.2 Однокристальный микроконтроллер семейства МСS 51. 7

1.3 Программно-технический комплекс ADAM-5000. 13

1.4 ПЛК типа Simatic. 14

1.5 ПЛК типа DEKONT. 18

2 Разработка технического задания на проектирование АСУТП развальцовки. 22

2.1 Наименование, назначение и область применения разработки. 22

2.2 Технические характеристики. 22

2.3 Техническое описание. 23

3 Ядро АСУТП развальцовки. 24

4 Подсистема ввода. 25

4.1 Разработка датчика крутящего момента. 25

4.1.1 Анализ существующих устройств измерения крутящего момента. 25

4.1.2 Обоснование выбора тензорезистивного преобразователя. 28

4.1.3 Определение напряжения питания тензорезистивного преобразователя. 30

4.1.4 Обоснование геометрических параметров месдозы.. 31

4.1.5 Компоновка датчика крутящего момента. 34

4.1.6 Разработка электрической принципиальной схемы датчика крутящего момента. 35

4.2 Разработка датчика угла поворота. 35

4.2.1 Анализ существующих датчиков измерения угла поворота. 35

4.2.2 Компоновка датчика угла поворота. 38

4.2.3 Выбор элементной базы.. 38

4.2.4 Разработка принципиальной электрической схемы датчика. 39

4.3 Разработка датчика измерения температуры.. 40

4.3.1 Анализ измерительных технических средств измерения температуры.. 40

4.3.2 Разработка электрической принципиальной схемы датчика. 44

4.4 Разработка кнопочной станции управления. 45

4.4.1 Выбор элементной базы.. 45

4.4.2 Разработка принципиальной электрической схемы.. 46

5 Подсистема вывода. 47

5.1 Разработка панели индикации. 47

5.1.1 Выбор элементной базы.. 47

5.1.2 Разработка электрической принципиальной схемы.. 49

5.2 Проектирование привода вальцовки. 49

5.2.1 Обоснование компоновки привода. 50

5.2.2 Выбор элементной базы.. 50

5.2.3 Разработка электрической принципиальной схемы привода. 51

6 Проектирование платы коммутации режимов «АСУТП» / «Ручной». 52

6.1 Выбор элементной базы.. 52

6.2 Разработка электрической принципиальной схемы.. 52

7 Разработка функциональной схемы АСУТП развальцовки. 53

8 Разработка структурной схемы АСУТП развальцовки. 54

9 Разработка электрической принципиальной АСУТП развальцовки. 56

10 Техническое описание АСУТП развальцовки. 56

Список использованной литературы.. 59

Приложения

А – Датчик крутящего момента

Б – Датчик угла поворота

В – Датчик температуры

Г – Панель индикации

Д – Кнопочная станция управления

Е – Электрическая принципиальная схема привода вальцовки

Ж – Плата коммутации режимов

И – Функциональная схема АСУТП развальцовки

К – Структурная схема АСУТП развальцовки

Л – Электрическая принципиальная схема АСУТП развальцовки


Введение

В данном курсовом проекте производится проектирование АСУ ТП развальцовки труб трубных решеток теплообменных аппаратов.

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 МС S 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.


Copyright © MirZnanii.com 2015-2018. All rigths reserved.