Функциональные схемы автоматизации реферат
Обновлено: 05.07.2024
Содержание дипломного проекта по разделу КИП и А определяется курсом "Автоматика и автоматизация производственных процессов", в результате изучения которого студенты должны знать методы и средства автоматизации технологических процессов соответствующих производств и уметь обоснованно осуществлять их выбор в соответствии с требованиями задания.
Темой дипломного проекта по разделу КИП и А является разработка функциональной схемы автоматизации какого-либо технологического процесса в соответствии со специальностью студента.
В методических указаниях рассмотрены основные положения по выполнению раздела КИП и А дипломного проекта.
1. ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
1.1. Основные сведения о функциональных схемах автоматизации (ФСА)
ФСА является основным техническим документом проекта автоматизации, определяющим структуру системы управления технологическим процессом, а также оснащение его средствами автоматизации. ФСА представляет собой чертеж, на котором схематически условными обозначениями изображены технологические аппараты(колонны, теплообменники и т.д.), машины(насосы, компрессоры и т.п.), трубопроводы, средства автоматизации (приборы, регуляторы, клапаны, вычислительные устройства, элементы телемеханики) и показаны связи между ними.
Вспомогательные устройства на ФСА не показываются.
Результатами составления функциональных схем являются:
1.Выбор методов измерения технологических параметров.
2.Выбор основных технических средств автоматизации, наиболее полно отвечающих предъявляемым требованиям и условиям работы автоматизируемого объекта.
3.Определение приводов исполнительных механизмов регулирующих и запорных органов технологического оборудования, управляемого автоматически или дистанционно.
4.Размещение средств автоматизации на щитах, пультах, технологическом оборудовании, трубопроводах и т.п. и определение способов представлении информации о состоянии технологического процесса и оборудования(экономических показателей работы цеха, подстройки регуляторов и т.п.), сигнализация и т.д. Для выбранных параметров определяется требуемая точность измерения и регулирования, указывается диапазон их возможного измерения.
5.Выбор средств автоматизации.
Средства автоматизации, используемые для управления технологическим процессом, должны быть выбраны технически грамотно и экономически обоснованно.
Указания по выбору средств автоматизации приведены в разделе 3.
2. СОДЕРЖАНИЕ РАЗДЕЛА КИП и А ДИПЛОМНОГО ПРОЕКТА
В пояснительную записку должны входить следующие разделы:
Рассматривают общие задачи автоматизации данной отрасли промышленности. Обосновывают целесообразность автоматизации рекомендованного в здании технологического процесса. Излагают основные решенные задачи, приводят технико-экономические показатели для автоматизированного технологического процесса.
2.Характеристика объекта автоматизации.
Кратко описывают технологический процесс и аппараты, в которых он
осуществляется. Таблицей задают перечень индексированных входных, режимных и выходных параметров (Т1, Т2, Р1, Р2 и т.д.), намеченного для автоматизации технологического объекта, указываются их номинальные значения.
3.Выбор контролируемых и регулируемых параметров технологического процесса.
На основе анализа технологического процесса выявляют показатель эффективности (ПЭ), в качестве которого выбирают один или несколько входных параметров объекта автоматизации (температуры, количества, качество, себестоимость продукта и т.д.).
Чтобы обеспечить заданное значение ПЭ, необходимо стабилизировать или изменять по определенному закону режимные параметры объекта.
Так как стабилизация всех режимных параметров, как правило, не удается, то в качестве регулируемой величины берут ПЭ. Далее для объекта составляют уравнение материального или энергетического баланса, которое решают относительно регулируемой величины. Анализируя решения и учитывая статические и динамические характеристики объекта, из числа входных параметров выбирают параметр, принимаемый за регулирующую величину.
При нескольких регулируемых величинах, характеризующих ПЭ, сложных технологических объектов, например, ректификационных колонн, для устранения взаимного влияния нескольких контуров регулирования необходимо в качестве регулируемых величин выбирать такие параметры, которые не связаны (или слабо связаны) между собой.
После выбора регулируемых и регулирующих параметров выбирают параметры, подлежащие измерению (параметры, входящие в уравнение материального или энергетического баланса), регистрации (параметры, необходимые для расчета технико-экономических показателей работы цеха, подстройки регуляторов и т.п.), сигнализации и так далее.
Для выбранных параметров определяют требуемую точность измерения и регулирования, указывают диапазон их возможного изменения.
4. Выбор средств автоматизации.
Средства автоматизации, используемые для управления технологическим процессом, должны быть выбраны технически грамотно и экономически обоснованно.
Указания по выбору средств автоматизации приведены в разделе 3.
5. Спецификация на средства автоматизации.
Указания по заполнению спецификации приведены в разделе 5.
Оценивают социальный и экономической эффект от внедрения автоматизации.
Прогнозируют дальнейшее развитие автоматизации, рассмотренного в проекте технологического процесса, его перспективный уровень.
7. Список литературы
Ориентировочный объем раздела КИП и А в дипломном проекте - 10. 15 страниц рукописного текста.
Графическая часть состоит из одного чертежа - функциональной схемы автоматизации заданного технологического процесса. Подробные указания по выполнению функциональной схемы приведены в разделе 4.
3. УКАЗАНИЯ ПО ВЫБОРУ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ
Конкретные типы средств автоматизации выбирают с учетом особенностей технологического процесса и его параметров.
В первую очередь принимают во внимание такие факторы, как пожарои взрывоопасность, агрессивность и токсичность среды, число параметров, участвующих в управлении, и их физико-химические свойства, дальность передачи сигналов информации и управления, требуемые точность и быстродействие. Эти факторы определяют выбор методов измерения технологических параметров, требуемые функциональные возможности регуляторов и приборов (законы регулирования, показание, запись и т.д.), диапазоны измерения, классы точности, вид дистанционной передачи и т.д.
Конкретные приборы и средства автоматизации следует подбирать по справочной литературе (9, 12, 15, 16), исходя из следующих соображений:
- для контроля и регулирования одинаковых параметров технологического процесса необходимо применять однотипные средства автоматизации, выпускаемые серийно. При этом нужно отдавать предпочтение приборам и средствам автоматизации Государственной системы промышленных приборов (ГСП);
- при большом числе одинаковых параметров рекомендуется применять многоточечные приборы;
- при автоматизации сложных технологических процессов необходимо использовать вычислительные и управляющие машины;
- класс точности приборов должен соответствовать технологическим требованиям;
- для автоматизации технологических аппаратов с агрессивными средами необходимо предусматривать установку специальных приборов, а в случае применения приборов в нормальном исполнении нужно защищать их.
Наиболее распространенные типы промышленных вторичных приборов, входящих в ГСП, представлены ниже:
Приборы ПВ являются вторичными приборами пневматической системы "Старт" и применяются для измерения любых технологических параметров, предварительно преобразованных в давление сжатого воздуха (унифицированный пневматический сигнал). В частности, прибор ПВ 10.1Э предназначен для работы с одним из регуляторов системы "Старт". Он записывает на ленточную диаграмму величину регулируемого параметра, показывает значение сигнала задания и управляющего воздействия* в прибор входит станция управления регулятором.
Автоматические потенциометры КСП уравновешенные мосты КСМ, миллиамперметры КСУ применяют для измерения, записи и регулирования (при
наличии регулирующего устройства) температуры и других параметров, изменение которых может быть преобразовано в изменение напряжения постоянного тока, активного сопротивления, силы тока постоянного тока.
Потенциометры КСП-4 в зависимости от модификации могут работать или в комплекте с одной или несколькими (если прибор многоточечный) термопарами стандартных градуировок, или с одним или несколькими источниками постоянного напряжения.
Уравновешенные мосты КСМ-4 работают в комплекте с одним или несколькими термометрами сопротивления стандартных градуировок, а миллиамперметры КСУ-4 - в комплекте с одним или несколькими источниками сигналов постоянного тока.
Вторичные дифтрансформаторные приборы КСД работают в комплекте с первичными измерительными приборами, снабженными взаимозаменяемыми дифтрансформаторными датчиками с комплексной индуктивностью 0-10 мГн, 10-0-10 мГн. С помощью этих приборов измеряют и записывают значения расхода жидкости, пара, газа, разряжения и избыточного давления, уровня жидкости и разности давлений.
Каждый тип приборов, указанных выше, выпускается в различных модификациях, отличающихся размерами, диапазонами измерения, количеством входных сигналов, наличием вспомогательных устройств и т.д.
Выбирая тот или иной прибор по функциональному признаку, необходимо простоту и дешевизну аппаратуры сочетать с требованиями контроля и регулирования данного параметра. Наиболее важные параметры следует контролировать самопишущими приборами, более сложными и дорогими, чем показывающие приборы. Регулируемые параметры технологического процесса необходимо, как правило также контролировать самопишущими приборами, что имеет значение для корректировки настройки регуляторов.
При выборе вторичных приборов для совместной работы с однотипными датчиками одной градуировки и с одинаковыми пределами измерения следует учитывать, приборы КСП, КСМ, КСД выпускаются с числом точек 3,6,12.В многоточечных приборах имеется переключатель, автоматически и поочередно подключающий датчик к измерительной схеме. Печатающее устройство, расположенное на каретке, отпечатывает на диаграмме точки с порядковым номером датчика. Запись производится многоцветная.
При выборе вида унифицированного сигнала канала связи от датчика до вторичного прибора принимается во внимание длина канала связи. При длине 300 м можно применять любой унифицированный сигнал, если автоматизируемый технологический процесс не является пожаро- и взрывоопасным. При пожаро- и взрывоопасности и расстоянии не более 300 м целесообразно использовать пневматические средства автоматизации, например регуляторы и приборы системы "Старт", применение которых к тому же обходится примерно на 30% дешевле, чем электрических. При расстоянии, превышающем 300 м, целесообразнее использовать электрические средства автоматизации в соответствующем исполнении. Они характеризуются гораздо меньшим запаздыванием и превосходят пневматические средства по точности измерения (класс точности большинства пневматических приборов - 1,0, электрических - 0,5).Кроме того, применение электрических средств упрощает внедрение вычислительных машин.
Выбирая датчики и вторичные приборы для совместной работы, следует обращать внимание на согласование выходного сигнала датчика и входного сигнала вторичного прибора.
Например, при токовом выходном сигнале датчика входной сигнал вторичного прибора тоже должен быть токовым, причем род тока и диапазон его изменения у датчика и вторичного прибора должны быть одинаковыми. Если это условие не выполняется, то следует воспользоваться имеющимися в ГСП промежуточными преобразователями одного унифицированного сигнала в другой (табл.3.1).
Функциональная схема автоматизации – основная схема проекта и показывает функционально-блочную структуру управления, а также степень оснащения объекта управления устройствами контроля и управления.
В соответствии с поставленными задачами разработаны контуры:
- автоматического контроля температуры в зажигательном горне;
- автоматического регулирования температуры в зажигательном горне;
- автоматического контроля температуры в коллекторе спекания;
- автоматического контроля температуры в коллекторе охлаждения;
- автоматического контроля температуры природного газа на аглокорпус;
- автоматического контроля температуры в вакуумкамерах №16-21, 31;
- автоматического контроля и регулирования законченности процесса спекания;
- автоматического контроля температуры отходящих газов перед эксгаустером;
- автоматического контроля температуры отходящих газов перед скрубберами;
- автоматического контроля разрежения перед эксгаустером;
- автоматического контроля разрежения в коллекторе спекания;
- автоматического контроля разрежения в коллекторе охлаждения;
- автоматического контроля разрежения в вакуумкамерах №1-17;
- автоматического контроля давления природного газа в горн;
- автоматического контроля давления воздуха в горн;
- автоматического контроля расхода природного газа в горн;
- автоматического контроля расхода природного газа на аглокорпус;
- автоматического контроля расхода воздуха в горн;
- автоматического контроля уровня шихты в промбункере;
- автоматического контроля скорости аглоленты;
- аварийной сигнализации агломашины.
Рассмотрим более подробно разработанные контуры.
Контур автоматического контроля температуры в зажигательном горне: измерение температуры осуществляется первичным пирометрическим преобразователем ППТ121-01 (поз.1-1), с которого сигнал поступает на вторичный измерительный преобразователь ПВ-0 (поз.1-2), который выдает стандартный сигнал 0-5 мА на вторичный регистрирующий прибор Диск-250-1121 (поз.1-3) и на микроконтроллер Symatic S7-300. С микроконтроллера сигнал поступает в ЭВМ.
Контур автоматического контроля температуры в коллекторе спекания: сигнал с термоэлектрического преобразователя ТХК-1087 (поз.4-1) поступает на вторичный регистрирующий прибор Диск-250-1121 (поз.4-2), на микроконтроллер и на ЭВМ.
Расположение приборов в контурах автоматического контроля температуры в коллекторе охлаждения, температуры природного газа на аглокорпус, температуры в вакуумкамерах №16-21, 31, температуры отходящих газов перед эксгаустером и перед скрубберами аналогично контуру контроля температуры в коллекторе спекания.
Контур автоматического контроля давления природного газа и воздуха в горн: состоит из датчика-реле напора ДН-40 (поз.22-1, 23-1), преобразователь МЕТРАН-45 (поз.22-2, 23-2) и вторичного регистрирующего прибора Диск-250 (поз.22-3, 23-3). Кроме того сигнал поступает на микроконтроллер и на ЭВМ. Здесь работает аварийная сигнализация: при ослаблении давления газа срабатывает звуковая или световая сигнализация, а затем останавливается работа машины.
Контур автоматического контроля уровня шихты в промбункере: состоит из датчика уровня (поз. 27-1), сигнал с которого поступает на измерительный преобразователь ЭП-8007 (поз.27-2), а затем на вторичный регистрирующий прибор Диск-250-1121 (поз. 27-3), выходной сигнал поступает на микроконтролер Symatic S7-300 и на ЭВМ.
Аварийная сигнализация агломашины осуществляется следующим образом: при падении разрежения в коллекторе спекания или давления природного газа, воздуха при подаче в горн ниже допустимого, происходит звуковая сигнализация при переключении кнопочно переключателя КЕ-011 на звонок МЗ-1, либо световая сигнализация, при переключении на световое табло ТСМ.
Далее приводятся основные параметры выбранных модулей микроконтроллера Simatic S7-300.
Блок питания PS 307 1В сконструирован для подключения к линейному напряжению 120/230 В переменного тока и снабжает вторичную сторону напряжением 5 В постоянного тока 4 А и 24 В постоянного тока 0,5 А.
- номинальное значение ~120/230 В;
- допустимые диапазоны от 85 до 132 В от 170 до 264 В.
частота питающей сети:
- номинальное значение 50/60 Гц;
- допустимый диапазон от 47 до 63 Гц.
- при 120 В перем. тока 0,55 А;
- при 230 В перем. тока 0,31 А.
- номинальное значение 5,1 В / 24 В;
- допустимые диапазоны 5 В: +2% / -0,5%; 24 В: ±5%;
Выходные токи 5 В: 4 А; 24 В: 0,5 А.
Блок питания PS 307 1Е сконструирован для подключения к линейному напряжению 120/230 В переменного тока и снабжает вторичную сторону напряжением 5 В постоянного тока 10 А и 24 В постоянного тока 1 А.
- номинальное значение ~120/230 В;
- допустимые диапазоны от 85 до 132 В от 170 до 264 В.
частота питающей сети:
- номинальное значение 50/60 Гц;
- допустимый диапазон от 47 до 63 Гц.
Номинальный входной ток:
- при 120 В 1,14 А;
- при 230 В 0,57 А.
- номинальное значение 5,1 В / 24 В;
- допустимые диапазоны 5 В: +2% / -0,5%; 24 В: ±5%;
Выходные токи 5 В: 10 А; 24 В: 1,0 А.
Таблица 5.2 – Технические характеристики CPU 315-2DP
Таблица 5.3 – Технические характеристики интерфейсных модулей IM 153-1
Повторитель RS 485 усиливает сигналы данных на линиях шины и связывает шинные сегменты между собой.
Таблица 5.4 – Технические данные повторителя R 485
от 18 пост.тока до 30 пост.тока
Потребление тока при номинальном напряжении:
- без нагрузки в разъеме PG/OP
- нагрузка в разъеме PG/OP (5В/90мА)
- нагрузка в разъеме PG/OP (24В/100мА)
Таблица 5.5 – Технические данные памяти
Таблица 5.6 – Модуль ввода дискретных сигналов SM 321 (16 входов)
от 15 до 72 VDC
от –15 до –72 VDC
от 15 до 60 VAC
Таблица 5.7 – Модуль ввода аналоговых сигналов SM 331 (8 входов)
± 80 мВ,± 250 мВ,± 500 мВ,
± 1 В, ± 2,5 В, ± 5 В, ± 10 В,
от 0 до 20 мА, от 4 до 20 мА,
Модуль аналогового вывода SM 332:
- разрешающая способность 13 бит;
- выходные диапазоны для напряжения;
- выходные диапазоны для тока;
- напряжение питания: 24 В пост.тока.
Таблица 5.8 – Модуль аналогового вывода SM 332
Модуль с релейным выходом SM 332:
- номинальное выходное напряжение: до 230 В перем.тока / 125 В пост. тока
Таблица 5.9 – Модуль аналогового вывода SM 332
Номинальное напряжение на L+
от 5 до 264 В перем. тока
от 5 до 125 В пост.тока
Суммарный ток выходов (на группу)
Без вент. / с вентил.
Допустимая разность потенциалов
на стороне процесса/стороне управления
500 В перем.тока
В качестве ЭВМ выбран Pentium III-650, 17’’ SVGA, 128 Mb, который прошел промышленное испытание. Для вывода на печать данных выбран широкоформатный принтер Epson FX-1880.
6 СПЕЦИАльная часть диплома
Раздел: Технология
Количество знаков с пробелами: 99103
Количество таблиц: 13
Количество изображений: 6
Функциональные схемы являются основным техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации. Функциональные схемы автоматизации разъясняют процессы, протекающие в системе, определяют уровень автоматизации, организацию пунктов контроля, управления и защиты, оснащение средствами сбора, обработки и передачи информации и др.) [3].
Технологическое оборудование на функциональной схеме изображают упрощенно (без масштаба и второстепенных деталей), но, как правило, в соответствии с действительной конфигурацией. Коммуникации, органы управления, средства измерения и автоматизации показывают схематически условными обозначениями. Технологическое оборудование и коммуникации должны показывать взаимное расположение и взаимодействие со средствами измерения и автоматизации. Элементы и детали, расположенные внутри объекта автоматизации, изображают на функциональной схеме только в том случае, если они соединяются или взаимодействуют со средствами измерения и автоматизации.
Трубопроводы показывают в соответствии с технологической схемой или только те части, где они взаимодействуют или соединяются со средствами измерения и автоматизации. Рядом с трубопроводами показывают стрелками направление потока среды в соответствии с технологической схемой.
На функциональной схеме изображаются системы автоматического контроля, регулирования, дистанционного управления, сигнализации, защиты и блокировок.
Температура дымовых газов, воды, в топке измеряется интеллектуальным преобразователем температуры Метран 280.
Давление пара измеряется Метран – 150 ДИ (избыточного давления).
Уровень в котле измеряется интеллектуальным датчиком давления серии Метран- 150 ДД.
Расход пит.воды, топлива, газа измеряется кориолисовым расходомером Метран - 360.Расход воздуха осуществляется расходомером по переменному перепаду давления на базе компактных диафрагм Rosemount 3051SFC.
Содержание кислорода в дымовых газах измеряется газоанализатором АКВТ-01.
Разряжение в топке интеллектуальным датчиком давления серии Метран-150 ДР.
Всё регулирование осуществляются программно, как контроллером, так и рабочей станцией оператора.
ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ НАСОСА.
Основным назначением принципиальных схем является отражение с достаточной полнотой и наглядностью взаимной связи между отдельными средствами автоматизации и вспомогательной арматурой, входящих в состав функциональных узлов систем автоматизации, с учетом последовательности их работы и принципа действия .
Обозначения аппаратов и их элементов на принципиальных электрических схемах указывают следующим образом:
· при горизонтальном положении электрических цепей – над графическим изображением аппаратов и их элементов;
· при вертикальном положении цепей – справа от графических изображений аппаратов и их элементов;
· для вращающихся машин (электродвигателей, генераторов и др.) – внутри графических изображений.
ЩИТЫ И ПУЛЬТЫ
Щиты и пульты являются постами управления и служат для связи оператора с объектом управления. На щитах и пультах систем автоматизации размещаются средства контроля и управления технологическим процессом, а также устройства сигнализации, защиты, блокировки, питания и линии связи между ними (трубная и электрическая коммутация и т.п.). На лицевой панели щита располагают мнемосхемы, табло систем контроля .
По назначению щиты разделяют на местные, агрегатные, блочные и центральные (ЦЩУ) или диспетчерские. На местных щитах располагают средства измерения и автоматизации части технологической установки, на агрегатных щитах – средства контроля и управления одного агрегата, например щит питательного насоса. Блочные щиты (БЩУ) служат для управления работой блока котел – турбина, и на нем располагают средства контроля и управления этого блока.
На ЦЩУ сосредоточены приборы и аппаратура контроля и управления технологическим процессом цеха или завода. На чертежах общих видов щиты изображают в следующих масштабах: 1:10 – для единичного щита; 1:25 – для составного щита. При этом масштабы на чертежах не указывают.
Конструкция щита изготовляются по требованиям стандарта. Основная высота щитов 2200мм. Длина щита определяется числом и размещением стандартных секций шириной 1200, 1000, 800 или 600 мм.
Компоновку приборов и аппаратуры на щите выполняют с учетом слеледующих правил:
1)приборы располагаются таким образом, чтобы каждая панель или группа панелей отображали определенный участок технологического процесса и относились к одному агрегату;
2)приборы можно концентрировать по функциональному признаку (панель измерения приборов, регуляторов и т.п.);
3)можно объединять приборы, контролирующие определенный технологический параметр как одного агрегата, так и ряда агрегатов технологического процесса (панель расходомеров, газоанализаторов).
При компановке приборов на панелях необходимо также учитывать их функции:
3)приборы, контролирующие работу одного объекта, рекомендуется объединять на щите в компактную группу, зрительно четко выделяемую на фоне общего приборного комплекса;
4)размещение аппаратуры должно соответствовать зрительному маршруту снятия показаний с приборов, принятому согласно алгоритму контроля; при этом приборы размещают слева направо и сверху вниз.
Для облегчения работы оператора по управлению сложным технологическим процессом, для удобства и наглядности часто на щиты наносят мнемоническую схему технологического процесса при помощи условных символов. Мнемосхемы выполняют на фасадной стороне щита в верхней его части либо на специальных панелях. Под приборами и аппаратурой управления, не встроенными в мнемоническую схему, помещают рамки с соответствующими надписями.
В своем проекте по автоматизации я выбрала шкафной щит Sarel Special 6000 (2200х800х800 мм). Дверь находится сзади.
ПУНКТ УПРАВЛЕНИЯ.
Для размещения щитов, стативов и пультов с установленными на них приборами и средствами автоматизации в проектно-сметной документации предусматривают специальные помещения систем автоматизации.
В зависимости от назначения помещений различают:
-пункты оперативного контроля и управления (операторские),
-вспомогательные помещения и т. п.
В операторских помещениях, как правило, сосредоточена вся аппаратура, необходимая для оперативного контроля и управления, мнемосхема технологического процесса. В соответствии с принятой структурой управления на крупных объектах предусматриваются центральные пункты управления (ЦПУ) заводом и пункты контроля и управления отдельными производствами. Каждый пункт обслуживается одним или несколькими операторами.
Аппаратный зал служит для размещения неоперативных технических средств автоматизации, таких как регуляторы неприборного исполнения, функциональные блоки, релейная и другая вспомогательная электро- и пневмоаппаратура, устанавливаемая на объемных и плоских стативах, релейных щитах и щитах зажимов. Аппаратный зал не имеет постоянного обслуживающего персонала.
В производственных зданиях операторские пункты управления целесообразно размещать над аппаратным залом. Для производства с расположением технологического оборудования на открытых площадках, где для щитовых помещений предусматривают отдельно стоящие здания, аппаратный зал размещают над операторским пунктом управления. Между этими помещениями располагают кабельный полуэтаж, через который осуществляют ввод внешних электрических и трубных проводок.
Проектирование центрального щита на базе щитов панельных с каркасом и секций из них, а также пультов выполняют с учетом:
2) требований к выполнению интерьеров диспетчерских помещений, требований к строительной и сантехнической частям и освещению этих помещений;
3) требований полносборного монтажа, предусматривающих поставку щитов возможно более крупными монтажными единицами ;
4) принципа идентичности компоновки щитов и пультов для однотипных технологических установок или агрегатов.
Номенклатура щитов панельных с каркасом и секций из них, а также их вспомогательных элементов позволяет выполнить практически любую форму центрального щита.
Компоновка центральных щитов и пультов в специальных помещениях зависит от их общей длины по фронту, характера и частоты использования средств информации и органов управления, установленных на них. Применяют следующие варианты компоновки щитов. Щиты прямоугольной формы применяют, когда они обозреваются с рабочего места оператора под допустимыми углами обзора. Оптимальный угол обзора в горизонтальной плоскости 30° (зона эффективной видимости); допустимый угол обзора в горизонтальной плоскости 90° при расположении рабочего стола или постоянно обслуживаемого пульта оператора (диспетчера) против середины фронта шита. Рекомендуемая дистанция обзора и считывания показаний приборов с мелкой шкалой и ножевидной стрелкой 1 – 2 м, приборов с хорошо видимыми шкалами и указателем 2 – 4 м, для мнемонических схем 4 – 5 м. В каждом конкретном случае дистанция обслуживания рассчитывается по наиболее важным приборам, информация с которых часто считывается.
При установке щитов разных типов и поставщиков в линии фронта центрального щита необходимо обеспечивать идентичность выполнения их фасадов в части цветового решения, отделки поверхности, надписей и т.п. Для установки щитов и стативов в специальных помещениях предусматривают двойные полы, позволяющие прокладывать линии связи в пределах помещения в любых необходимых направлениях.
Проектирование помещений пунктов управления должно быть подчинено задаче создания наиболее благоприятных условий для успешной деятельности оператора, отвечающих не только техническим нормам, но и требованиям инженерной психологии и технической эстетики.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Кафедра “ Робототехнические системы ”
к курсовому проекту по дисциплине
“Автоматизированные системы управления технологическими процессами”
3. Формулировка задачи
4. Функциональная схема устройства и ее описание
5. Выбор элементной базы и характеристики микросхем
6. Описание схемы электрической принципиальной
7. Временные диаграммы цикла "ввод" с описанием
Связь между центральным процессором (ЦП), запоминающими устройствами и внешними устройствами осуществляется через общий системный канал.
Пользователь может подключать к каналу как собственные устройства ввода-вывода, так и дополнительные устройства, соблюдая при этом требования и условия работы интерфейса системного канала.
Связь между двумя устройствами, подключенными к каналу, осуществляется по принципу "управляющий-управляемый". В каждый момент времени только одно устройство является активным. Активное устройство управляет циклами обращения к каналу, при необходимости удовлетворяет требованиям прерываний от внешних устройств, контролирует предоставление прямого доступа.
Пассивное устройство является исполнительным. Оно может принимать и передавать информацию только под управлением активного устройства.
Типичный пример активного устройства - центральный процессор, выбирающий команду из памяти, которая всегда является пассивным устройством; устройство, работающее в режиме прямого доступа к памяти (ПДП).
Связь между устройствами через системный канал является замкнутой и асинхронной.
В ответ на управляющий сигнал, передаваемый активным устройством, поступает сигнал от пассивного устройства. Процесс обмена между устройствами не зависит от длины канала и времени ответа пассивного устройства (в пределах заданного интервала времени - как правило, не более 10 мкс).
Обмен между двумя устройствами может выполняться как 16-разрядными словами, так и байтами. Системный канал Q - bus обеспечивает три типа обмена данными: программный, в режиме прямого доступа к памяти, прерывание программы.
Физически, канал Q - bus представляет собой унифицированную магистраль, содержащую 72 линии, по которым осуществляется передача информации, необходимой для работы ЭВМ.
Использование единого интерфейса позволяет иметь общий для всех устройств алгоритм связи, и, следовательно, унифицированную аппаратуру сопряжения.
Аннотация
В данной курсовой работе разработана схема электрическая принципиальная устройства пользователя, работающая в программном режиме в составе микропроцессорной системы с магистралью Q-bus .
При разработке электрической схемы использованы интегральные схемы серии К 155, К 555.
Формулировка задачи
В курсовой работе необходимо разработать схему электрическую принципиальную интерфейса, работающего в программном режиме для микропроцессорной системы с магистралью Q-bus.
В состав устройства пользователя должны входить два (не меньше) регистра для записи и чтения информации. При разработке электрической схемы, необходимо использовать интегральные ТТЛ-микросхемы серий К 155, К 555, а также другие ТТЛ-совместимые микросхемы.
Адреса регистра для чтения - 160 075,
для записи - 160 076,
Функциональная схема устройства и ее описание
Функциональная схема устройства приведена на рис. 1. Адреса регистров даются перемычками или переключателями на входах схемы сравнения.
Схема обеспечивает программный доступ к 4-м регистрам ( RG ), как для записи (076, 100), так и для чтения (075).
Сигналы ВУ и данные адреса Д3-Д15 обеспечивают выбор соответствующего регистра внешнего устройства, адрес которого находиться в пределах 160000-177777.
Адрес регистра внешнего устройства задается перемычками или переключателями.
В качестве регистра можно использовать 16 триггеров, входы которых объединены и подключены к логике сравнения.
В данной схеме разряды Д0-Д1 определяют выбор устройства, разряды Д3-Д15 выбирают регистр. Сигнал СИА информирует о том, что на линиях ДА установлен адрес и используется для запоминания внутреннего сигнала "выбор устройства", а также разрядов адресов с 0 по 2. Если внутренний сигнал ВУ после окончания адресной части цикла будет активным, то после поступления сигнала "ввод" или "вывод" логика вырабатывает сигнал записи или чтения в соответствующий регистр. После того, как данные будут переданы или приняты устройством, логика управления должна вырабатывать сигнал СИП и если он не будет передан в процессор за 10мкс, процессор переходит к подпрограмме обслуживания внутреннего прерывания с адресом вектора 4.
От ВУ К ВУ
О
С
К ДА 15 1 чтение
К ДА 14 1 RG
К ДА 13 1 Q
К ДА 12 1 D
К ДА 11 1 D T Q 1 & C
К ДА 10 1 C ED
К ДА 9 1 R Q 1
е
К ДА 8 1 D Q 2 & ШД
К ДА 6 1 C запись
К ДА 5 1 R Q 2 С RG
К ДА 4 1 ED Q
К ДА 3 1 D
К ДА 2 1 к ВУ
К ДА 1 1 к ШД
К ДА 0 1
ВУ 1
СИА 1
сброс 1
ввод 1
вывод 1
 |
&
 |
1
Рис. 1. Функциональная схема устройства.
Описание схемы электрической принципиальной
Любой цикл обращения к каналу начинается с посылки сигнала "Сброс", который вызывает очистку регистров Д15-Д19 (ИР 23) и триггера Д9 (ТМ 7).
После этого на входах ДА0 - ДА15 устанавливают адрес регистра, к которому осуществляется обращение, а ЦП вырабатывает сигнал "ВУ". Если общая часть адреса соответствует поданной на дешифратор, состоящий из элементов Д 4.1 - Д 4.6 (ЛН 1); Д12, Д13 (ЛА 2) и Д14 (ЛЕ1), то на выходе Д14 будет "1". Эта "1" подается на схему выбора регистра Д 6.1 - Д 8.3 (ЛА 3), где при наличии сигналов "ввод" или "вывод" генерируется сигнал "СИП", который подается в ЭВМ, а также сигналы управления регистрами (23-27), которые запоминаются в триггере Д9 (ТМ 7).
По сигналу "СИП" из ЭВМ начинается передача информации, если 27 - "1", 25 - "0", иначе прием информации из одного регистра чтения. Регистру с адресом 160 076 соответствуют сигналы 23 - "1", 24 - "0", а с адресом 160 100 - 24 - "1", 23 - "0".
Выбор элементной базы и характеристики микросхем
В курсовой работе по возможности использованы микросхемы серии К 555, у которых вместо многоэлементного транзистора на входе используется матрица диодов Шотке.
Введение этих диодов исключает накопление лишних базовых зарядов, увеличивающих время выключения транзистора, и обеспечивает стабильность времени переключения транзистора в диапазоне температур.
Кроме того, в схеме используется несколько микросхем серии К 155.
Основные параметры микросхемы ТТЛ К 555:
t згр=10 нс; Рнот=2 мВт; Энд=20.
Нагрузка: Сн=15 нФ; Рном=2 кОм; Кветв.=10.
Логические элементы, используемые в устройстве пользователя реализованы на следующих микросхемах:
а) ЛЕ 1 выполняет логическую операцию "ИЛИ - НЕ".
б) ЛА 2, ЛА 3 - выполняют логическую функцию " И " с несколькими входами.
в) ЛН1 представляет собой инвертор, снабженный двухтактным входным каскадом, выполняющий операцию " НЕТ " .
В качестве элемента задержки использован Д-триггер, воспользовавшись микросхемой ТМ 7, содержащей две пары Д-триггеров.
Регистры выполнены на микросхемах ИР 23.
Основные параметры ЛА 2:
Микросхема ЛН 1 содержит 6 инверторов и имеет двухконтактный выходной каскад. Ее основные параметры:
Временная диаграмма цикла “ВВОД”
Направление передачи при выполнении операций обмена данными определяется по отношению к активному устройству . При выполнении цикла ВВОД данные передаются от пассивного устройства к активному .
Временные диаграммы приведены на рисунке 2.1 и 2.2 для активного и пассивного устройств соответственно.
 |
АД 1,2 АД 2,1
ОБМ1 ОБМ 2
ДЧТ 1 ДЧТ 2
ОТВ 2 ОТВ 1
ВУ 1 ВУ 2
ПЗП 1 ПЗП 2
Рис. 2.1 и 2.2 Временные диаграммы цикла ВВОД.
На рисунке обозначены:
1 - передаваемый сигнал;
2 - принимаемый сигнал;
* - состояние сигнала не имеет значения.
Порядок выполнения операций следующий :
Активное устройство в адресной части цикла передаёт по линиям 00-15 адрес и вырабатывает сигнал ВУ , если адрес находится в диапазоне 160 000 – 177 777 ;
Не ранее чем через 150 нс после установки адреса активное устройство вырабатывает сигнал ОБМ, предназначенный для запоминания адреса во входной логике выбранного устройства;
Пассивное устройство дешифрирует адрес и запоминает его;
Активное устройство снимает адрес с линий 00-15 , очищает линию ВУ , вырабатывает сигнал ДЧТ сигнализируя о готовности принять данные от пассивного устройства , и ожидает поступления ответного сигнала ОТВ;
Пассивное устройство помещает данные на линии 00-15 и вырабатывает сигнал ОТВ ,сигнализирующий о наличии данных в канале. Если сигнал ОТВ не вырабатывается в течении 10 мкс после выработки сигнала ДТЧ , то МП переходит к обслуживанию внутреннего прерывания по ошибке обращения к каналу с адресом вектора 4;
Активное устройство принимает сигнал ОТВ , принимает данные и снимает сигнал ДЧТ;
Пассивное устройство снимает сигнал ОТВ по заднему фронту сигнала ОТВ , завершая операцию передачи данных;
Активное устройство снимает сигнал ОБМ по заднему фронту сигнала ОТВ, завершая канальный цикл ВВОД.
Во время выполнения цикла ВВОД сигнал ПЗП не вырабатывается
Сигналы передачи адреса и данных:
АД15 - АД00 - передача адреса и данных;
ОБМ - синхронизация активного устройства в циклах обмена данными;
ДЧТ - ввод данных (чтение);
ДЗП - вывод данных (запись);
ПЗП - байт (признак записи байта);
ВУ - выбор внешнего устройства .
Литература
1. Р.И.Фурунжиев ; Н.И.Бохан “Микропроцессорная техника в автоматике” Минск “Ураджай” 1991 г.
2. МикроЭВМ в 8 кн. :практическое пособие / под редакцией Л.Н.Преснухина.-М.:Высшая школа , 1988 . 172 с .
3. О.Н.Лебедев “Микросхемы памяти и их применение ” , М.:Радио и связь ,1990
4. Богданович М.И., Грель И.Н., Прохоренко В.А. "Цифровые интегральные микросхемы". - Справочник, - Мн. " Беларусь " , 1991 г.
5. МикроЭВМ: в 8 кн. Практическое пособие. (Под ред. Л.Н. Треснухина. Кн. 1 "Семейство ЭВМ". "Электроника-60" - М.: Высшая школа" 1988 г.
6. "Микропроцессоры и микропроцессорные комплекты интегральных схем": Справочник в 2-х томах; под ред. Шахнова В.А. - М. : Радио, связь, 1988 г.
7. Шило В.И. "Популярные цифровые микросхемы". - Справочник. - Москва "Радио и связь" 1987 г.
Читайте также: