38806

Автоматизована система управління змішувальною установкою, в якій реалізовується процес попередньої підготовки сировинної суміші компонентів теплоізоляційного матеріалу

Дипломная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Розробка алгоритму функціонування системи. Вимоги до основних складових частин системи. Розробка принципових рішень по реалізації системи. Розрахунок показників надійності системи.

Украинкский

2013-09-30

683 KB

29 чел.

ЗМІСТ

Анотація........................................................................................................4

Реферат.........................................................................................................5

Вступ............................................................................................................6

 1. Технічне завдання ...........................................................................................8

1.1.Підстава  для розробки, призначення та галузь  застосування..........8

1.2. Вимоги до технічних характеристик .................................................9

1.3. Умови експлуатації...............................................................................9

  1.4. Вимоги до надійності............................................................................9

  2. Аналіз технологічного процесу....................................................................10

2.1. Загальна характеристика виробництва...............................................10

2.2. Технічна характеристика продукції....................................................11

2.3. Сировина енергетичні ресурси і затратні матеріали.........................14

  2.4. Характеристика виробів.......................................................................16

    2.5. Опис технологічного процесу.............................................................17

         2.6. Недоліки технології виробництва.......................................................30

   3. Розробка структурної схеми керування  технологічним процесом...........31

          3.1. Розробка структурної схеми................................................................31

          3.2. Розробка алгоритму функціонування системи..................................33

          3.3. Розробка алгоритму роботи контролера............................................34

          3.4. Вимоги до основних складових частин системи...............................36

   4. Розробка принципових рішень по реалізації системи.................................38

           4.1. Вибір  датчика виміру ваги ................................................................38

           4.2. Вибір операційного підсилювача.......................................................41

           4.3. Вибір АЦП............................................................................................43

           4.4. Вибір мікроконтролера........................................................................45

          4.5. Розробка принципової схеми...............................................................50

      4.6. Вибір інтерфейсу зв’язку між ПК та мікроконтролером..................55


         4.7. Розробка програмного забезпечення мікроконтролера.......................58

         4.8. Розрахунок споживаної потужності......................................................66

 5. Розробка конструкції електричного пульта.....................................................67  

         5.1  Конструкція електричного пульта.........................................................67                       

 6. Розрахунок показників надійності системи.....................................................70

         6.1.Дані для розрахунку.................................................................................70                             6.2. Порядок розрахунку............................................................................... 70

 7. Економічне обґрунтування проекту.................................................................73

         7.1. Розрахунок витрат на проектування автоматизованої системи

  дозування сировини.....................................................................................73

         7.2. Розрахунок  величини експлуатаційних витрат після

          автоматизації процесу дозування сировини...............................................80                  7.3. Розрахунок величини експлуатаційних  витрат до автоматизації               процесу дозування сировини........................................................................82

          7.4. Розрахунок економічного ефекту від автоматизації  технологічного       процесу дозування сировини........................................................................84

           7.5. Розрахунок терміну окупності.............................................................84

  8. Охорона праці на підприємстві........................................................................87

          8.1.Законодавче регулювання охорони праці.............................................87

          8.2. Вимоги до персоналу.............................................................................88

          8.3. Вимоги охорони праці при монтажі і ремонті....................................89

          8.4. Вимоги охорони праці при експлуатації технологічного

 устаткування..................................................................................................91

          Висновки.......................................................................................................101

          Список використаної літератури................................................................102

          Додатки.


АНОТАЦІЯ

В роботі виконано розробку мікропроцесорної системи керування технологічним процесом дозування та змішування сировини  для виробництва теплоізоляційного матеріалу. Об’єктом автоматизації є  дозатори.

Технологічний процес передбачає дозування та змішування  компонентів, висипання сировинної суміші на стрічковий конвеєр. Керування вагою компонентів сировинної суміші, здійснюється шляхом подачі компонентів в  вагові ємності.

Для реалізації керування вагою компонентів сировинної суміші  розроблено структурну та електричну принципову схеми мікропроцесорної системи. Також розроблено алгоритм роботи системи керування. Проведений економічний розрахунок показав більшу ефективність розробленої системи у порівнянні з існуючим варіантом.

ABSTRACT

In the work the development of microprocessor process control dosing and mixing raw materials for the production of insulation material. The object is automate doses.

The process involves dosing and mixing of components, raw mix rash on the conveyor belt. Manage weight component raw mix carried out through a component in weight capacity.

For realization of control weight component raw materials mixture is designed structured and electric principle scheme of the microprocessor system. Also an algorithm of the work managerial system is designed. Organized economic calculation has shown greater efficiency of the designed system in comparison with existing variant.


Реферат

       В даному дипломному проекті розроблена автоматизована система управління  змішувальною установкою, в якій реалізовується процес попередньої підготовки сировинної суміші компонентів теплоізоляційного матеріалу .

        В розділі “ Аналіз технологічного процесу ”  розглянуто питання технологічного процесу , характеристики  продукції, сировина та затратні матеріали.

        В розділі “ Розробка структурної схеми керування ” розроблена структурна схема системи керування.

        В розділі “ Розробка принципових рішень по реалізації системи ”  розглянуті основні елементи системи.

         В розділі “ Розробка конструкції електричного пульта ”  розроблена конструкція електричного пульта.

        В розділі “ Розрахунок показників надійності ” розраховані показники надійності роботи системи.

        В розділі “ Економічна частина ” розраховані основні економічні показники системи (вартість розробки, собівартість).

        В розділі “ Охорона праці ” розглянуті питання техніки безпеки при роботі з системою і питання охорони праці.


ВСТУП

     В наш час високих технологій важко переоцінити роль високоефективних теплоізоляційних матеріалів в розвитку народного господарства. Теплоізоляція в значній мірі впливає на такі важливі процеси, як зменшення тепловтрат в будівлях різного призначення, комунальних мережах, сприяє збереженню теплового режиму у  технологічного обладнання і т.п.

 З усіх різновидів в спінених та волокнистих теплоізоляційних матеріалів, які виготовляються тепер, особливе місце займає теплоізоляція із кам’яної (мінеральної) вати. За різними оцінками, щороку в світі використовується декілька мільйонів тон мінеральної вати, вагома частина її використовується в промислово розвинутих країнах. Дослідження ринку теплоізоляційних матеріалів показують, що, наприклад, зараз в Росії біля 35% сумарного споживання теплоізоляції припадають на матеріали, виготовленні із кам’яної вати.

Мінеральна вата (кам’яна вата) - натуральний, неорганічний продукт, який отримується в шляхом плавлення мінеральної породи. Це екологічний матеріал, який дозволяє заощадити велику кількість енергії та покращити стан навколишнього середовища.

Щороку в світі зростає число виробників теплоізоляційної продукції, які використовують сучасне обладнання та технології. Але, найголовніше, змінюється відношення будівельників і споживачів до утеплення споруд – підвищується значення таких високоефективних теплоізоляційних матеріалів, як кам’яна вата.

 Мінеральна вата використовується практично у всіх сферах застосування теплоізоляції, а завдяки своїм унікальним якостям може виконувати декілька функцій одночасно, забезпечуючи високу пожежостійкість та хорошу теплозвукоізоляцію. Вона є довговічною, екологічною, стійкою до старіння, а також, до біологічної та хімічної корозії. Це дає підстави вважати, що в найближчому майбутньому споживання теплоізоляції з кам’яної вати та її роль в підвищенні енергоефективності українських споруд і промисловості буде зростати й надалі.

Виходячи з вище зазначеного можна зробити висновок, що питання розробки сучасних методів виробництва теплоізоляційного матеріалу - кам’яної вати є в наш час актуальною, оскільки кам’яна вата отримала широке застосування, постає питання покращення якості та економічності виробництва. Так як весь світ переходить на автоматизацію виробництва наша держава не повинна відставати, а також повинна вдосконалювати виробництво використовуючи новітні технології. Адже автоматизація процесу збільшує ефективність виробництва ( приносить додатковий дохід). Одне з найбільш прийнятних рішень приведене  в даному дипломному проекті.   

  


1. Технічне завдання

1.1. Підстава для розробки, призначення та галузь застосування

   Автоматизована система керування призначена для покращення виробничих потужностей  підприємства та  удосконалення технологічного процесу виготовлення теплоізоляційного матеріалу. Завдяки автоматизації знижуєтця вартість продукції. Забеспечуєтця економія сировини, матеріалів, енергії, підвищення ефективності виробництва і якості продукції, що випускається. Об’єктом  автоматизації є змішувальна установка, в якій реалізовується процес попередньої підготовки сировинної суміші компонентів мінеральної вати. Дану стадію технологічного процесу необхідно виконувати із дотримуванням ряду технологічних вимог. Автоматизована системи керування технологічним процесом на базі програмованого контролера дозволить здійснювати управління процесом з урахуванням всіх параметрів в єдиній сукупності. З'являється можливість відстежувати перед аварійні та аварійні ситуації не тільки по граничних значень окремих параметрів, але і за деякими небезпечними комбінаціями значень параметрів.

     Реалізується система за допомогою локальної мікропроцесорної  системи  керування, яка повинна забезпечувати наступну функціональність:

- забезпечити керування по чотирьом незалежним контурам, кожен з яких керує отриманням необхідної маси компоненту у відповідній ємності,

- циклічне зняття інформації з датчиків контурів керування (з датчиків ваги) в процесі підготовки чергової порції сировинної маси, випрацьовувати керуючі впливи, якими є приводи заслінок, забезпечення виводу на індикацію поточних значень керованих  параметрів,

 - забезпечити  інтеграції з системою керування верхнього рівня, зокрема прийом даних про задані значення технічних параметрів (процентний склад компонентів), передачу на верхній рівень інформації про поточні значення


керованих параметрів, запуск  процесу приготування чергової порції сировини, а також її подачі на конвеєр в необхідний момент за командами що надходять з системи керування верхнього рівня.

     З урахуванням вище сказаного, метою даної роботи є розробка системи автоматичного керування технологічним процесом виготовлення теплоізоляційного матеріалу – мінеральної вати, зокрема на стадії підготовки сировинної маси в змішувачі, шляхом побудови мікропроцесорної системи керування змішувачем.

1.2. Вимоги до технічних характеристик.

1.2.1. Максимальна середньоквадратична похибка обчислювача – не більше

1 %.

1.2.2. Точність вимірювання температури 0,2 0C.

1.2.3. Споживана потужність системи автоматичного керування – не більше

20 Вт.

1.3. Умови експлуатації.

1.3.1. Температура зовнішнього середовища для системи  автоматичного керування - від -40 до +50 0C.

1.3.2. Відносна вологість - не більше 80 % при температурі +250C.

1.3.3. Атмосферний тиск 600-800 мм. рт. ст.

1.3.4. Характер роботи -  неперервний.

1.3.5. Джерело живлення 220 В .

1.4. Вимоги до надійності.

1.4.1. Система є ремонтною придатною та така що не резервується. Напрацювання на відмову  не менше 10000 годин.

2. Аналіз технологічного  процесу

2.1. Загальна характеристика виробництва

В наш час високих технологій важко переоцінити роль високоефективних теплоізоляційних матеріалів в розвитку народного господарства. Теплоізоляція в значній мірі впливає на такі важливі процеси, як зменшення тепловтрат в будівлях різного призначення, комунальних мережах, сприяє збереженню теплового режиму у  технологічного обладнання і т.п.

…………………………………..

   Кам'яна вата (мінеральна)  - натуральний, неорганічний продукт, який отримується в шляхом плавлення мінеральної породи. Це екологічний матеріал, який дозволяє заощадити велику кількість енергії та покращити стан навколишнього середовища [1].

   …………………………

2.2. Технічна характеристика продукції

    Мінеральна вата - теплоізоляційний матеріал, який складається в основному з найтонших склоподібних волокон, одержуваних шляхом розпилення розплавів шихти з металургійних і паливних шлаків, гірських порід або інших силікатних розплавів. Як  сировина можуть бути використані попутні продукти різних галузей промисловості, а також відходи промисловості будівельних матеріалів. Найпоширенішими  видами таких відходів є бій глиняної й силікатної цегли й ін. Таким чином, основна вихідна сировина для виготовлення мінеральної вати не є дефіцитним.

Властивості кам'яної вати  [1]:

1. Збереження тепла.

Тільки одна плита з мінеральної вати площею 1 кв.м товщиною всього 50 мм, утеплюючи зовнішню стіну, дозволяє економити в рік близько 30 kWt електроенергії.

…………………………..

2. Здоровий мікроклімат

 Ще однією гордістю виробів з базальту є хороша паро проникність. У житлових приміщеннях вологість повітря підвищена, але надмірна волога може вільно проходити через плити з кам'яної вати і випаровуватися з її поверхні/ …………………………………….

     3. Акустичний комфорт

    Вата  складається з волокон каменя базальтових порід, проміжки якого заповнені повітрям, та пов'язані один з одним. Завдяки своїй структурі, кам'яна вата володіє хорошими акустичними властивостями: значно покращує повітряну та ударну звукоізоляцію приміщення.

…………………………..

 4. Пожежобезпечність.

 Мінеральна вата не горить і перешкоджає розповсюдженню полум'я, не виділяє токсичних газів, диму, збільшуючи час для евакуації при пожежі.

………………

Мінеральна вата по вогнестійкості відноситься до найбезпечнішого класу горючості — НГ (негорючий).

5. Охорона навколишнього середовища.

  Чистіше повітря - вироби з мінвати сприяють скороченню емісії СО2. ……………………….

   6. Міцність.

  Основними перевагами мінеральної вати є незмінність фізичних і хімічних характеристик, стабільність форми та тривалий термін експлуатації (біля 50 років). .

………………


2.3.
Сировина, енергетичні ресурси і затратні матеріали

   Для реалізації технологічного процесу виготовлення кам'яної  вати   сировина, енергетичні ресурси і затратні матеріали не повинні містити сторонні матеріали. Основними видами сировини для виробництва кам'яної вати є базальт, шлак, доломіт, кокс, а також зв’язуючі компоненти (фенольна смола, силан, емульсійне масло). Якщо базальт являється якісним щодо хімічного складу то виробництво кам'яної вати відбувається без додавання шлаку. Дані якісного базальту зображено в табл. 2.3.1. [2].

Табл. 2.3.1

Найменування

SiO2

Al2O3

Fe2O3+FeO

CaO

TiO

MgO

  Процентне

відношення

40-46

12-16

8-13

7-12

1,5-2,5

8-11

 …………………………….

…………….

2.4. Характеристика виробів

    Прямокутні плити   є основною формою кам’яної вати. В свою чергу плити з кам’яної вати   поділяються на:

- легкі плити,

………………….

   Види, розміри виробів повинні відповідати вказаним в табл. 2.4.1.

  Табл. 2.4.1.

Вид виробів

Довжина, мм

Ширина, мм

Товщина, мм

Легкі плити

1000-1200

500-1000

30-100

Напівжорсткі плити

1000-1200

500-1000

20-250

Жорсткі плити

500-600-1000-2000

500-1000

20-160

Супер жорсткі плити

1000-15000

500-1000

30-120

 Кожен вид плит має свою щільність:    

………………………………

2.5. Опис технологічного процесу виготовлення мінеральної вати

Виробництво кам'яної вати - це складний багатоступінчастий технологічний процес [4]. Технологічна схема виробництва мінеральної вати представлена на рис. 2.5.1.

Рис. 2.5.1. Технологічна схема виробництва мінеральної вати.

      ………………………

 Опис устаткування.

   Сировина (базальт, шлак, доломіт і кокс) відповідних розмірів завантажується у відповідні накопичувальні бункери спеціальним навантажувачем. ……………………………….

 Система складається з таких основних частин:

- Складська зона для сировини.

……………………………………….

- Накопичувальні бункери.

…………………………

-Вібратори.

     …………………………

- Стрічкові конвеєри.

   ……………………………….

- Вагові бункери.

  …………………….

- Прогумований стрічковий транспортер.

   ………………………………………………..

- Перший та другий завантажувальні транспортери на вагранку.

    Перший транспортер одержує сировину й кокс на виході із прогумованого стрічкового транспортера і подає матеріал на другий транспортер, розташований під кутом 90°.

  ……………………………..

-Електричний пульт керування.

Контролює всі двигуни й устаткування. Укомплектований PLC, що контролює кількість сировини для забезпечення коректного дозування. Цей пульт керування контролює все вищеописане устаткування в його відносному положенні.

Установлена потужність приблизно                                           42    квт.

 Робота устаткування зважування та подачі сировини.

Схема дозування зображена в додатку 1.

   Існує два режими роботи зважування та подачі сировини  ( перший та другий) :

……………………………………………..

…………………

 Фаза зважування відбувається в циклі:

- починають працювати вібратори на високій швидкості;

…………………………………..

   Приклад функціонування системи дозування та завантажування сировини зображено на рис. 2.5.2. .

…………………..

Рис. 2.5.2. Процес дозування та завантаження сировини.

…………………………..

 

    Опис вагранки.

  Вагранка складається з трьох частин (рис. 2.5.3.) [5].

Рис 2.5.3. Вагранка.

Верхня частина працює в якості димової сурми, колектора димових газів та очисного прибудую; зроблена зі спеціальної жароміцної котельної сталі, на деякі зони подається охолоджене повітря.

………………………………

  Система охолодження складається з наступних складових частин :

1. Бак для води. Повинен бути встановлений вище рівня вагранки.

……………………….

Система знесолення води (зворотний осмос). Устаткування спроектоване для скорочення кількості солей у воді зі змістом NaCl до 2000 ррт. Технічні характеристики представлені в табл. 2.5.2.

Табл. 2.5.2

Продуктивність

9230

л/год

Рекуперація

65

%

Тиск подачі

3

бар

Тиск у мембранах

10

бар

Температура подачі

20

°С

Мах. температура

45

°С

рН

3-10

Мутність max.

1

NTU

Мах. концентрація хлору

<

0.1

……………….

6. Система нейтралізації води.

………………………………………………….

2.6. Недоліки технології виробництва.

Сучасний стан автоматизації  технологічного процесу характеризується різним ступенем оснащеності виробництва автоматичними системами.  Однак переважаючою тенденцією,  особливо при спорудженні сучасних великих об’єктів, є впровадження комплексної автоматизації, що передбачає автоматизацію усього технологічного процесу і створення єдиної узгоджено діючої системи керування.

Недоліки виробництва.

…………………………………………..

По суті без систем автоматичного керування сьогодні важко уявити ефективну реалізацію як окремих технологічних процесів, так і всього виробництва в цілому.


3. Розробка структурної схеми керування технологічним процесом

3.1. Розробка структурної схеми

Узагальнена блок-схема, представлена на рис. 3.1.1,  відображає структуру та взаємозв’язок між елементами дозування.

……………………………..

Мікроконтролер оброблює значення, задані оператором та видає на приводи заслонок команду про їх відкриття або закриття.

 

Рис. 3.1.1. Узагальнена структурна блок-схема

……………………………………….

Блок-схема, представлена в додатку 2.

3.2. Розробка алгоритму функціонування системи.

Розібравшись з роботою усіх вузлів структурної схеми розробимо алгоритм функціонування  автоматичної системи  (рис. 3.2.1.).

НІ

                                   ТАК

 

Рис. 3.2.1.  Узагальнений алгоритм функціонування системи.

 Данні для технологічного процесу задаються оператором через ПК та зберігаються в пам’яті мікроконтролера, який в свою чергу, виводить задані та поточні параметри відповідних дозаторів, на відображуючі елементи (індикатори) блоку індикації, через які оператор сприймає інформацію про поточний стан середовища установки.  Мікроконтролер оброблює значення задані оператором та видає на приводи заслонок команду про їх відкриття або закриття.

3.3. Розробка алгоритму роботи контролера.

На рис. 3.3.1. зображено узагальнений алгоритм роботи контролера. …………………………………………

……………..

3.4.  Вимоги до основних складових частин системи.

Вимоги до датчиків.

  •  Технологічний процес виготовлення мінеральної вати передбачає дозування   компонентів, тому для виміру ваги компонентів сировинної маси потрібно застосувати датчики ваги. …………………………..

     Вимоги до ОП.

Операційний підсилювач - універсальний функціональний елемент, повинен мати такі технічні характеристики:

- напруга живлення (± ) 15в,

- коефіцієнт підсилення   - не менше 10000,

-  діапазон робочої температури від -10 до +80 ° C.

 Вимоги до  АЦП.

Аналого-цифрові перетворювачі (АЦП) є пристроями, які приймають

вхідні аналогові сигнали і генерують відповідні їм цифрові сигнали, придатні

для обробки мікропроцесорами і іншими цифровими пристроями.

……………………..

- розрядність - 8 біт,

- однополярне  живлення,  мала споживана потужність не більше 100 мВт,

……………………………..

    Вимоги до мікроконтролера.

Використання мікроконтролерів дозволяє конструювати пристрої, що володіють такими якостями, як невеликі габарити, відносна дешевизна, простота і надійність, сумісність з персональним комп'ютером через стандартні інтерфейси. ……………………………….

………….

Проведення системного аналізу проекту дозволяє визначити вимоги до мікроконтролера:

- розрядність обчислювального ядра – 8 біт,

-  діапазон робочої температури -10 до +80 ° C,

- споживає мий струм до 20мА.


4. Розробка принципових рішень по реалізації системи

4.1. Вибір  датчика виміру ваги

З огляду на попередній розділ  було обрано тензодатчик типу SLB для виміру ваги компонентів сировинної маси, який зображений на рис. 4.1.1.

Рис. 4.1.1. Зовнішній вигляд тензодатчика типу SLB.

 Тензометричний датчик типу «консольна балка на зрушення» - одне з найбільш масових конструктивних виконань, застосовуваних у промисловому ваго-вимірюванні.

 ……………………….

………………

Технічні характеристики тензодатчика SLB вказані в табл. 4.1.1. [9].

Табл. 4.1.1.

Модель тензометричного датчика

SLB

Умовна позначка за ДСТ 30129-96

СЗ -30/40

……………………….

Монтажно-габаритні розміри тензодатчика типу SLB зображені на рис. 4.1.2.

………………

Рис. 4.1.2.  Монтажно-габаритні розміри тензодатчика типу  SLB.

Схема електричних з'єднань тензодатчика SLB має 4-провіда + екран.

.

Електрична схема датчика типу SLB представлена на рис.  4.1.3.

……………………………..

Рис.  4.1.3. Електрична схема датчика типу SLB

Значний вплив на роботу мостової схеми є зміна напруги живлення (стрибки напруги). Для знешкодження цього недоліку застосовуємо схему з стабілізуючим джерелом живлення (стабілізатор) на рис. 4.1.4.

……………………………………………………….

Рис. 4.1.4. Схема підсилювача сигналу мостової схеми

Схема складається з …………………….

4.2. Вибір операційного підсилювача

В якості підсилювача сигналу було обрано операційний підсилювач  К544УД2В [10]. …………………………………………

……………..

 

……………

Рис. 4.2.1. Схема включення корекції.

Характеристика ОУ:

- номінальна напруга живлення                                                      15 В 10 % ,

     ……………………………………..

       Зовнішній  вигляд  К544УД2  зображено  на  рис. 4.2.2.

Рис. 4.2.2. Зовнішній вигляд К544УД2.

4.3. Вибір АЦП.

    З огляду на розділ (3.4)  для перетворення аналогового сигналу в цифровий було обрано АЦП AD7892 рис. 4.3.1. [11]  .

Рис. 4.3.1. Блок схема АЦП.

Це швидкодіючий 8-розрядний АЦП з малим споживанням потужності, …………………………

.

.

 .

 ……………..

 AD7892 виготовлений за новою комбінованою технологією LC2MOS компанії Analog Devices, яка дозволяє об'єднати в одному виробі високу точність біполярної технології з малим споживанням КМОП технології.

4.4. Вибір мікроконтролера.

У якості керуючого пристрою використовується однокристальний мікроконтролер АТ89С51 рис. 4.4.1. [12].

…………………………………..

Рис. 4.4.1. Блок схема  мікроконтролера АТ89С51.

 Мікроконтролер побудований за процесорною архітектурою MCS-51, тобто він вміє виконувати асемблерні команди описані цим стандартом.

………………………………………………………...

 AT89C51 забезпечує наступні стандартні характеристики: 4 Кбайта Flash, 128 байт RAM, 32 лінії Вв. / Вив., ……………………………………………

Рис. 4.4.2. Цокольовка мікроконтролера

Опис виводів МК.

……………..

Порт 3 також забезпечує виконання різних спеціалізованих функцій AT89C51 як зазначено нижче:

-P3.0 RXD (приймаються дані послідовного порту),

………………..

……………….  

4.5. Розробка принципової схеми

   З огляду на попередній розділ у якості мікроЕОМ можемо обрати мікроконтролер АТ89С51 із 4 кілобайтами внутрішнього ПЗП фірми Atmel.

…………………………………………….

Призначення портів описано в таблиці 4.5.1.

Табл. 4.5.1

Лінія порту

Опис

Р 0.0

Управління каналами керування виконавчими механізмами

Р 0.1

Р 0.2

Р 0.3

Р 0.4

Р 0.5

Р 0.6

Р 0.7

Р 1.0

Управління каналами АЦП

Р 1.1

Р 1.2

…………………………………………………………………………….

.

 Для відображення параметрів системи застосовують індикатори АЛС 324А рис. 4.5.1.

……………………………

Рис. 4.5.1. Зовнішній вигляд індикатора АЛС324А.

Індикатори знакосинтезуючі, ……………………………………. Принципова електрична схема індикатора АЛС324А зображена нарис. 4.5.2. 

……………………….

Рис. 4.5.2. Принципова електрична схема індикатора АЛС324А.

Рис. 4.5.3. Відповідність між сегментами індикатора і літерними позначеннями.

Корпус індикатора …………………………

Принципова електрична схема представлена в додатку 3, пререлік елементів наведено в додатку 4.

4.6. Вибір інтерфейсу зв’язку між ПК та мікроконтролером.

       В якості зв’язку між комп’ютером та мікроконтролером використовується послідовний інтерфейс RS232, це означає, що інформація передається послідовно. Обмін інформацією між комп’ютером і периферійним приладом по інтерфейсу RS232 двосторонній, тобто данні можуть передаватись комп’ютером через інтерфейс в периферійний пристрій і прийматись комп’ютером від периферійного пристрою.

В комп’ютері можуть бути як 25-штирькові (DB25) так і 9-штирькові роз’єми RS232.  В таблиці 4.6.1. наведені назви сигналів і відповідні їм номера контактів обох типів роз’ємів. Як видно з таблиці, роз’єм має контакти як вхідних ліній так і вихідних.

……………………………

Табл. 4.6.1.

Номер елемента

Назва

сигналу

Розшифровка

Тип ліній

DB25

D9

2

3

TxD

Transmitter Data – Передатчик даних

Вихідна

…………………………..

В останній час з’явилися мікроконтролери, які можуть бути запрограмовані за послідовним інтерфейсом RS232 такий режим мікроконтролера називають послідовним. ……………………..


TxD

RxD

RST

TSEN

                                       

RxD

TxD

DTR

RTS

 


Рис.4.6.1.Структурна схема спряження  мікроконтролера і комп’ютера по RS232.

З рис. 4.6.1 ми бачимо, що для запуску і зупинки мікроконтролера необхідно  два приймача RS232 і один передатчик; для запуску і програмування мікроконтролер необхідно вже три приймача і один передатчик.

4.7. Розробка програмного забезпечення мікроконтролера.

 МК AT89C51 зазвичай поставляється у первинному ("чистому") стані за всіма адресами в Flash записані FFH.

  …………………………….

.

Пам'ять у МК AT89C51 програмується побайтно, в будь якому режимі програмування. Щоб перепрограмувати будь-який не чистий байт в Flash, необхідно стерти всю Flash пам'ять. Для цього існує Режим "Чіп-очищення" (Chip Erase Mode). Алгоритм програмування: перед програмуванням МК AT89C51 необхідно встановити адресу, дані і сигнали управління згідно з таблицею режимів програмування Flash таб. 4.7.2. , 4.7.3. і рис. 4.7.1. [13].

Табл. 4.7.2

Режим

RST

<="" td="">

<="" td="">

/VPP

P 2.6

P 2.7

P 3.6

P 3.7

Запис даних

H

L

H/12V(1)

L

H

H

H

Читання даних

H

L

H

H

L

L

H

H

Блокування

запису

Бит 1

H

L

H/12V

H

H

H

H

Бит 2

H

L

(2)

H/12V

H

H

L

L

Бит 3

H

L

H/12V

H

L

H

L

Чип-Очищення

H

L

H/12V

H

L

L

L

Читання байтів

сигнатури

H

L

H/12V

H

L

L

L

L

Примітка
1. Байт сигнатури в місті розташування 032H визначає  яка повинна бути напруга програмування - VPP = 12 V або

VPP = 5 V

Примітка
2. Чип-Очищення, потребує 10 ms импульса 
<="" td="">

Примітка:


1. Тільки  при програмуванні напругою 12V

……………………………………..

….. б)                                                                      
Рис.4.7.1. Схема режимів програмування.

Програмування  МК AT89C51 відбувається в кілька етапів.

1. Ввести потрібну адресу пам'яті в рядку адреси.

…………………………..

…………………………………..

Перевірка програми:

Якщо біти блокування LB1 і LB2 не запрограмовані, програмовані кодові дані можуть бути прочитані для веретифікаціі через адресу і строкові дані. Біти блокування не можуть перевірятися безпосередньо. Перевірка блокуючих  бітів досягається за дотриманням допустимих особливостей.

Осцилограми при програмуванні і перевірці Flash - Високовольтний Режим.

Рис 4.7.2. Осцилограми при програмуванні і перевірці Flash - високовольтний режим.

…………………….

Рис. 4.7.3. Осцилограми при програмуванні і перевірці Flash - низьковольтний режим.

 Основна програма складається за розробленим в 3-му розділі алгоритмом роботи системи і має у своєму складі набір процедур.  Розглянемо декілька

з них таких як : підпрограма опитування клавіатури та підпрограма виведення інформації на індикатори.

 В підпрограмі ………………………..

 

                         mov p1, #11111110b

                         jnb p2.3,nl

……………………….

4.8. Розрахунок споживаної потужності

В таблиці 4.8.1. наведено напруги живлення та струми споживання (максимальні значення) найбільш енергоспоживаючих елементів.

 Табл. 4.8.1.

……………………………
5. Розробка конструкції електричного пульта

5.1  Конструкція електричного пульта

 Виходячи з вимог технічного завдання, плату блока керування розміщаємо в нижче описаному корпусі , розміром 500х600х200мм.  Блок керування представлений на рис.5.1.1.  .

Рис.5.1.1. Зовнішній вигляд передньої панелі блок керування.

Індикатор ПрЗС1 – привод заслонки силоса із базальтом. Якщо світло діод працює(світиться), то заслонка знаходиться у відкритому стані.

…………………………..

6. Розрахунок показників надійності системи.

При розрахунку надійності визначимо такі кількісні показники:

• параметр потоку відмовлень;

• середній наробіток на відмовлення;

• можливість безвідмовної роботи за час (t).

Розрахунок показників надійності проведемо методом характеристик, при якому враховуються інтенсивності відмовлень елементів досліджуваної схеми і поправочні коефіцієнти (для обліку реальних режимів і умов експлуатації системи).

6.1.Дані для розрахунку

Систему призначено для роботи в умовах помірного клімату: діапазон робочихтемператур від -200С +400С, відносна вологість повітря до 80% при 200С. ………………

6.2. Порядок розрахунку

Розрахунок надійності робимо у відповідності зі схемою електричною підключення, з обліком заданої кліматичної категорії і виконання системи. Параметр потоку відмовлень визначається по формулі:

    сис = Ni,                                                            (6.2.1.)

де N - число груп комплектуючих, що входять до складу проектує мої системи; Nі  - кількість і інтенсивність відмовлень комплектуючих і-ої групи.

……………………

Таблиця 6.2.1.

Група

*10-6

Nі

а1

а2

а3

Nі  6

Модулі

цифрові

1,5

10

2,0

1,0

1

30

Модулі

аналогові

2

5

2,0

1,0

1

20

Роз’єми

0,01

300

2,0

0,5

1

3,0

Всього

53,0

………………………………………

таким чином. Т0 = 18870 год.

Ймовірність безвідмовної роботи за час Т = 1000 год. визначимо по формулі (6.2.4.).  Вона склала 0,9484 відповідно до рис. 6.2.1.

Рис. 6.2.1. Ймовірність безвідмовної роботи .

7. Економічне обґрунтування проекту

Вступ

Автоматизація процесу дозування сировини є частиною процесу автоматизації підприємства по виробництву теплоізоляційного матеріалу, тому його можна тільки частково розглянути окремо. ……………….

7.1. Розрахунок витрат на проектування автоматизованої системи дозування сировини.

 Складаємо кошторис витрат на проектування автоматизованої системи дозування сировини:

………………….

   Зроблені розрахунки зводимо до таблиці 7.1.1.

   Витрати на основну заробітну плату керівника проекту та інженера  представлена в табл.7.1.1.
                                     Табл. 7.1.1.    

Найменування посади

Місячний посадовий оклад, грн.

Оплата за робочий день, грн.

Число днів роботи

Кількість чоловік

Витрати на заробітну плату,грн.

1

Керівник проекту

2500

119

60

1

71

2

Інженер

1500

71

60

3

12855

Всього:

19998

Додаткова заробітна плата складає 12% від основної заробітної плати:

грн.

………………………….

7.2. Розрахунок величини експлуатаційних витрат після автоматизації процесу дозування сировини

 Розрахуємо заробітну плату обслуговуючого персоналу в нашому випадку це інженерно-технічний працівник:

Зобс=12×М×β (грн./рік)

………………………..

7.3.Розрахунок  величини експлуатаційних витрат до автоматизації процесу дозування сировини

Заробітна плата обслуговуючого персоналу (Зобс). В нашому випадку система обслуговується робітниками, тоді:

[грн../рік],

……………………………..

7.4. Розрахунок економічного ефекту від автоматизації технологічного процесу дозування сировини

Економічний ефект від модернізації розраховується за наступною формулою:

(грн./рік),

…………………………………………..

7.5. Розрахунок терміну окупності

Розрахуємо термін окупності за наступною формулою:

(років),

де В – витрати на модернізацію (В=353216,61 грн.),

……………………………………………………………………………………..Висновок:  на основі проведених розрахунків можна стверджувати, що автоматизація процесу дозування сировини на підприємстві по виробництву

кам’яної вати:

-  зменшить витрати на заробітну плату;

- підвищить ефективність виробництва;

- підвищить надійність системи;

   Річний економічний ефект від впровадження автоматизації становить 5948162,94 гривень, що дозволяє окупити витрати на автоматизацію за 0,05 року.(приблизно за два тижні).


8. Охорона праці на підприємстві

8.1.Законодавче регулювання охорони праці

Охорона праці - це система правових, соціально-економічних, організаційно-технічних, санітарно-гігієнічних та лікувально-профілактичних заходів та засобів, направлених на збереження життя, здоров'я та працездатності людини у процесі трудової діяльності.

 ……………………..

8.2. Вимоги до персоналу.

Працівники, які винні у порушенні правил безпеки, несуть дисциплінарну, адміністративну, матеріальну або кримінальну відповідальність згідно з чинним законодавством.

 …………………………….

8.3. Вимоги охорони праці при монтажі і ремонті.

Безпечність виробничих процесів досягається комплексом проектних та організаційних рішень.  Це — вибір технологічного процесу, робочих операцій, черговості обслуговування обладнання тощо. Безпечність виробничих процесів полягає у запобіганні впливу небезпечних і шкідливих факторів на працюючих. Забезпечується це завдяки організаційним заходам (навчання, інструктажі, виконання вимог інструкцій з охорони праці) та технічним засобам безпеки.

………………………………

8.4. Вимоги охорони праці при експлуатації технологічного устаткування

 Загальні вимоги:

1. При розробці і проведенні технологічних процесів термообробки металів слід керуватися цими Правилами, ГОСТ 12.1.010–76, ГОСТ 12.3.002–75, СП 1042–73 та іншими чинними нормативними актами.

…………………………………….

ВИСНОВКИ

В результаті виконання даної роботи розроблено мікропроцесорну систему керування процесом приготування сировинної суміші для виготовлення теплоізоляційного матеріалу–кам’яної вати. Це дозволяє підвищити рівень автоматизації даного технічного об’єкту, що зокрема полягає в більш якісній реалізації автоматичного зважування компонентів, які необхідні для приготування суміші.

Розроблена система передбачає більш зручне керування, ніж існуюча, та має менше енергоспоживання.

Застосування нової системи автоматизації дозволить максимально використовувати потужність розробленої системи. Система має досить високу економічну ефективність за рахунок зменшення споживаної електроенергії, зменшення витрат на заробітну плату, підвищення продуктивності. Термін окупності розробленої системи 14 днів.  


Список використаної літератури.

1.  Ю. П. Горлов.  Технология  теплоизоляционных и акустических материалов и изделий. Учебное пособие.- М.: Высшая школа, 1989. -384с.

2.  Г.И. Немков  Краткий геологический словарь "Недра", 1989 г., -160с.

3.  Б. Д. Степин, А. А. Цветков Неорганическая химия: Учебник для химических и химико-технологических специальных вузов, "Высш. школа.", 1994. – 608 с.

4. http://isoroc.org.ru/articles/tehnologia.html.

5. Рахманкулов М.М. Технология литья жаропрочных сплавов "Интермет инжиниринг". 2000г. - 463с

6. Гиберов З.Г. Механическое оборудование предприятий для производства полимерных и теплоизоляционных изделий "Машиностроение", 1973г.,- 324с.

7.  Гончаров А.И. Химическая технология Часть 1"УДК" 1980г.-281ст.

8. Каминский М.Л. Монтаж приборов и систем автоматизации Издание 5 " Высшая школа"1983г. -248ст.

9.http://prizma.com.ua/index.php?option=com_content&view=article&id=80&Itemid=57

10. Перельман Б.Л.,Шевелев, В.И Отечественные микросхемы и зарубежные аналоги (Справочник) "НТЦ Микротех", 1983г., -248ст.

11. А. В. Перебаскин Микросхемы для аналого-цифрового преобразования и средств мультимедиа " ДОДЭКА"1996г.- 385ст.

12. Сыпин Е.В. Микроконтроллер AT89C51 семейства AT89 фирмы

ATMEL " Алт. гос. тех. ун-та", 2006г. -117 ст.

13. http://www.atmel.com/Images/doc0265.pdf.

14. С. В. Якубовский Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы

" Радио и связь" 1984г. – 432ст.

15. Г.І.  Атабеков Теоретичні основи електротехніки ч.I, "Енергія”, 1970г.-592ст.

16. А.Ф. Зюзін Монтаж, експлуатація та ремонт електрообладнання  промислових підприємств та установок " Вища школа " 1986 р. – 415ст.

16. Вершинин О. Е. Применение микропроцессоров для автоматизации технологических процесов "Энегоатомиздат" 1986р. – 207ст.

17.  Л. Г. Молчанов  Монтаж, наладка та експлуатація автоматичних пристроїв

" ХПІ "1992 рік – 268 ст.

18. В.И. Ключев Основы автоматизированного електропривода " Энергия", 1980г. – 567ст.

19.  А.А. Задоя, Ю.Е. Петруся  Основи економіки: Учб. посіб. "Вищя школа- Знання", 1998р.- 478ст.

20.  Попович М.Г., Лозинський О.Ю. Електромеханічні системи автоматичного керування  електроприводами. "Либідь" 2005р. – 678ст.

21.  Б.В. Тарабрин., С.В. Якубовский, Н.А. Барканов., Б.А. Вородин Справочник по интегральным микросхемам 2-е изд. "Энергия" 1980г. –817ст.


ДВ

Виконавчі механізми

МК

БІ

ПК

АЦП

Комутатор аналогових сигналів (КАС)

Початок

Додаткова корекція даних

Обробка даних

Відображення заданих та поточних параметрів на індикації

Зчитування даних з датчиків

Дані технологічного процесу задаються оператором ПК

Посилання керуючого сигналу на виконавчий механізм

Початокк

Мікроконтролер інтерфейс RS232

Перетворювачі рівнів RS232

Комп'ютер інтерфейс RS232

Передавач

Приймач

Приймач

Приймач

Запуск і зупинка мікроконтролера

Запуск, зупинка і програмування мікроконтролера

а)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

60149. Іменини Трирічка (виховний захід у 3 класі) 400 KB
  По сигналу одна команда кричить З днем а інша народження Оце привітали так привітали А тепер у нас справжній День народження Вчитель: З днем народження вітаєм Діти: Так так так І звичайно побажаєм Діти...
60150. Колективна творча справа «Майбутнє України - це я, це ти» 202.5 KB
  Я ти він вона Учениця Ми є діти українські Хлопці та дівчата Рідний край наш Всі Україна Учениця Славна і багата Ведуча ІІ Всім хто присутні сьогодні на святі Скажем слова ми прості. Всі Гостей дорогих ми вітаємо щиро Стрічаємо хлібом любов’ю і миром...
60151. Внеклассное мероприятие по информатике и литературе. Творческая лаборатория «Я всё могу» 118.5 KB
  Пушкина развивать устную речь учащихся логическое мышление внимание наблюдательность умение анализировать информацию воспитывать любви к искусству к русской словесности воспитывать ответственности за порученное дело чувства коллективизма гуманизма...
60152. ЗИМУ ЯК ПРОЖИТИ БЕЗ ПРОБЛЕМ? 243 KB
  МЕТА: ознайомити учнів з видовим різноманіттям зимуючих птахів своєї місцевості;надати учням знання з біології птахів аспектів їх підгодівлі. Обладнання: плакати з зображеннями птахів матеріали для конкурсів маски птахів листівки агітаційного змісту.
60153. Дружба – велика сила 193.5 KB
  Очікуванні результати: Після заняття учні зможуть: сформулювати поняття дружба; практикувати навички взаємодопомоги при вирішенні різних проблем; критично ставитися до себе і своїх особистих якостей вчинків; знати прислів’я та приказки про дружбу.
60154. Інтелектуальна гра «Я ЛЮБЛЮ УКРАЇНСЬКУ» 152 KB
  Стимулювати інтерес учнів до удосконалення мовної компетентності та збагачення свого словникового запасу; розвивати швидкість мислення та память; прищеплювати здоровий дух змагання; через міжпредметні звязки виховувати пізнавальні інтереси любов і повагу...
60155. Европейский день языков и межкультурного диалога 120.5 KB
  Слово учителя 26 сентября каждого года празднуется Европейский день языков. И в первый год 21 века произошло и первое празднование Европейского дня языков. В настоящее время в Европе сосуществуют свыше 70 национальных и региональных языков.
60156. Біологічна інтелектуальна гра «Зоряний час» 77 KB
  Перші 3 тури складаються з запитань завдань на які пропонується 4 варіанти відповідей із яких ви вибираєте правильну і відповідь на запитання даєте за допомогою карточки з відповідною цифрою. Право на відповідь мають і основний учасник та його помічник.