Ветровые установки
Содержание
Введение
Задание
. Структурная схема системы автоматизации
. Формулировка задачи автоматизации
. Выбор задающих и исполнительных элементов системы
. Выбор и обоснование выбора микропроцессорного элемента
. Расчет нагрузочных характеристик микроконтроллера
. Составление электрической схемы и спецификации элементов
. Блок-схема
. Написание программного обеспечения
Заключение
Список литературы
Введение
автоматизация микропроцессорный управление алгоритм
Целью курсовой работы является проектирование АСР на микропроцессорных элементах.
Для достижения этой цели следует выполнить следующие пункты задания:
Задание
Включить насос при следующих условиях:
-Включена кнопка "пуск"
-Отключена кнопка "стоп"
-Нет аварийного сигнала с датчика двигателя
-Нет сигнала с датчика уровня жидкости
Отключить насос при обратных значениях этих сигналов
1. Структурная схема системы автоматизации
Структурная схема составляется с целью формулировки и конкретизации задачи управления. Обязательным компонентом решения задачи автоматизации в данной курсовой работе является использование микропроцессорного элемента управления. Структурная схема должна включать в себя микропроцессорный элемент управления (микроконтроллер), входные и исполнительные элементы.
Рис.1 Структурная схема системы автоматизации
На рисунке 2 показана структурная схема системы автоматизации, ниже основные элементы системы автоматизации.
Д1 - датчик двигателя
Д2 - датчик уровня жидкости
К1 - кнопка "ПУСК"
К2 - кнопка "СТОП"
Н - насос (двигатель насоса)
. Формулировка задачи автоматизации
При включении кнопки "ПУСК" К1 сигнал поступает на микроконтроллер, включается насос Н, при включении кнопки "СТОП" К2 - насос выключается. Если нет аварийных сигналов с датчиков двигателя Д1 и уровня жидкости Д2 на микроконтроллер, то насос продолжает работать в противном случае он должен быть выключен.
Как только уровень в ёмкости достигнет верхнего (ВУ), сработает реле К1 и своими контактами заблокируется на контрольный электрод нижнего рабочего уровня (НУ), а контактами К1.1, К1.2 отключит насос. При разборе воды из ёмкости уровень начинает снижаться, и как только он достигнет нижнего рабочего, реле К1 отпустит, насос включится и будет работать пока ёмкость не наполнится. Схема хороша своей простотой и надёжностью, но работоспособна только с маломощными реле и, соответственно, с маломощными насосами. Выходную мощность устройства можно повысить, добавив в схему пускатель, также для удобства в эксплуатации в схему добавлены кнопки ручного пуска и останова насоса, что позволяет вручную запустить насос, когда накопительная ёмкость ещё не опустела - после заполнения насос отключится автоматически. Также после автоматического пуска насоса кнопкой "стоп" можно его остановить, не дожидаясь наполнения ёмкости.
3. Выбор задающих и исполнительных элементов системы
Датчик уровня жидкости LLE102000
Бесконтактные оптические твердотельные датчики уровня жидкости предназначены для определения порогового уровня жидкости в различных емкостях. Датчики, в зависимости от назначения, выпускаются в пластмассовом (полисульфон) или металлическом (нержавеющая сталь или латунь) корпусе. ИК излучатель и ИК приемник датчика расположены внутри прозрачного колпака. В отсутствии жидкости ИК луч отражается от поверхности колпака и принимается фотоприемником. При погружении колпака в жидкость происходит изменение его коэффициента преломления, что влечет изменение угла отражения и, соответственно, снижения интенсивности излучения в апертуре приемника. Падение тока через фототранзистор вызывает переключение триггера. По сравнению с датчиками поплавкового типа, оптические датчики Honeywell имеют значительно больший срок службы, обладают быстрым временем отклика, просты в установке и легко стыкуются с микроконтроллерами. Датчики имеют дополнительные схемы защиты от короткого замыкания по выходу, превышения питающего напряжения и случайной смены его полярности.
Области применения датчиков уровня жидкости
-Торговые автоматы
-Ванны и души
-Пищевое производство
-Медицинская аппаратура
-Компрессорная техника
-Механические станки
-Автомобильная техника
ПроизводительHoneywell Sensing and ControlСерияLLEТипLiquidВыходная конфигурацияBipolar: Dry-HighТип монтажаPanel Mount, M12 ThreadМатериал- Корпуса, ПризмыPolysulfoneРабочая температура-25°C ~ 80°CМаксимально допустимое напряжение5 ~ 12ВТок пит15 мAТок вых10 мА
Погружной насос Водолей БЦПЭ-0,5-16У
Погружной насос Водолей БЦПЭ -0,5-16У* (60/27) - технические характеристики:
Номинальная объемная подача:1,8 м3/чОбщий напор при номинальном объеме подачи:16 мМаксимальная объемная подача:3,6 м3/чМаксимальный напор:27 мНоминальная потребляемая мощьность:400 ВтНапряжение:220+-22 ВЧастота сети:50 ГцПотребляемый ток:1,8 АЧастота вращения:2800 об/минРежим работы насоса:ПродолжительныйМасса брутто, не более:8,0 кгМасса нетто, не более:7,7 кгКоличество ступеней насосной части:3Максимальный диаметр насоса:не более 105 ммLE-114P 10A - твердотельное реле. Управляется логическим высоким/низким уровнем и способно коммутировать токи до 10А при напряжении 220В. Согласования с PICом не требует.
4. Выбор и обоснование выбора микропроцессорного элемента
В курсовой работе использован микропроцессорный элемент PIC16C71X компаний "Microchip", так как у данного микроконтроллера 13 портов ввода/вывода, что является достаточным для осуществления данного проекта.
Память программ, байтОЗУ данныхЧаст., МГцПорты вв./выв.АЦП/ЦАППерезап. по сбою питанияТаймерыПрограм. на плате512x143620134/0есть1+WDTесть
Особенности: - 25мА втек./вытек. ток
Периферия PIC16C71X:
·Timer0: 8-разрядный таймер/счетчик с 8-разрядным программируемым предварительным делителем
·8-разрядный многоканальный аналого-цифровой преобразователь
·Схема сброса по падению напряжения питания (BOR)
·До 13 линий ввода/вывода с индивидуальным контролем направления
Характеристики PIC16C71X710711715Память программ (ЭППЗУ) x 145121K2KПамять данных (байт) x 83668128Линий ввода/вывода131313Таймеров111Каналов АЦП444Программирование на платеестьестьестьСброс по падению напряженияестьестьестьИсточников прерываний444
Особенности ядра микроконтроллера PIC16C71X:
·Высокопроизводительный RISC-процессор
·Всего 35 простых для изучения инструкции
·Все инструкции исполняются за один такт, кроме инструкций перехода, выполняемых за два такта
·Скорость работы: тактовая частота до 20 МГц минимальная длительность такта 200 нс
·Память программ объемом до 2K x 14 слов, память данных (ОЗУ) объемом до 128 x 8 байт
·Механизм прерываний
·Воьмиуровневый аппартный стек
·Прямой, косвенный и относительный режимы адресации
·Сброс при включении питания (POR)
·Таймер включения питания (PWRT) и таймер запуска генератора (OST)
·Сторожевой таймер (WDT) с собственным встроенным RC-генератором для повышения надежности работы
·Программируемая защита кода
·Режим экономии энергии (SLEEP)
·Выбираемые режимы тактового генератора
·Экономичная, высокоскоростная технология КМОП ЭППЗУ
·Полностью статическая архитектура
·Широкий рабочий диапазон напряжений питания: от 2,5В до 6,0В
·Сильноточные входы/выходы 25 мА
·Коммерческий, промышленный и расширенный температурный диапазоны
·Схема контроля ошибок четности в памяти программ со сбросом ошибки четности (PIC16C715)
·Низкое потребление энергии: - < 2 мА при 5,0 В, 4,0 МГц - 15 мкА (типичное значение) при 3 В, 32 кГц - < 1,0 мкА (типичное значение) в режиме STANDBY
Цоколевка:
5. Расчет нагрузочных характеристик микроконтроллера
Расчет нагрузочных характеристик микроконтроллера производится с учетом произведенного выбора элементов.
Каждое из подключаемых к контроллеру устройств является нагрузкой на его портах. Выходной ток Iп по каждому порту будет в паспортных данных контроллера. Также указано и внутреннее сопротивление подключаемого устройства, обозначим его Iн. Напряжение питания Vdd контроллера и подключаемого устройства должны быть равными или находиться в совместимых пределах. Тогда нагрузочный ток по выходу контроллера рассчитаем по закону Ома:
Iнi= Vdd/Rнi
При этом рассчитанное значение не должно превышать допустимого значения
>= Iнi
Здесь i -номер входного или выходного канала.
Из паспортных данных микроконтроллера находим, что выходной ток Iнi не должен превышать 25 мА.
Для датчиков i=1..2 (RH=Rдатчик+Rсопр)
Допустимое значение тока питпния датчика уровня 15 мА
нi=5В/333 Ом=15 мА
=25мА
Неравенство Ini>= Iнi выполнено.
Определение входов и выходов:-датчик двигателя- датчик уровня жидкости- кнопка "ПУСК"- кнопка "СТОП"- насос
6. Составление электрической схемы и спецификации элементов
Схема подключения датчиков к микроконтроллеру:
Схема подключения насоса к микроконтроллеру. Подключение производится посредством реле.
Электрическая схема:
7. Блок-схема
8. Написание программного обеспечения
Текст программы для решения поставленной задачи будем писать на языке Assembler с помощью программы MPLAB 7.20 и микроконтроллера PIC16C710
Текст программы с пояснениями:
include <p16c710.inc>
Команды для управления насосом:
ON_NASOS EQU 0x00C; Насос включен_NASOS EQU 0x001; Насос выключен
Настройка портов ввода и вывода
PORTA; Очистка PORTAPORTB; Очистка PORTB
MOVLW PORTA; Настройка PORTA на вводPORTB; Настройка PORTB на вывод
Программа проверки кнопок на нажатие
KNOPKAPORTA,2; включена кнопка "ПУСК"DATCHIK_1; если да проверить аварийный сигнал с датчика двигателяPORTA,3; если нет включена кнопка "СТОП"OFF_NASOS; если да выключить насосDATCHIK_1; нет проверить датчик уровня жидкости
Программа проверки датчика двигателя
DATCHIK_1PORTA,0; есть аварийный сигнал с датчика двигателяOFF_NASOS; если да выключить насосDATCHIK_2; нет проверить датчик уровня жидкости
Программа проверки датчика уровня жидкости
DATCHIK_2PORTA,1; есть аварийный сигнал с датчика уровня жидкостиOFF_NASOS; если да выключить насосON_NASOS; нет включить насосKNOPKA; перейти в программу проверки кнопок
Заключение
В этой курсовой работе мы научились проектировать ACP охраны периметра, составлять электрические и алгоритмические схемы управления, выбирать исполнительные и задающие элементы, а также конкретно ставить задачу автоматизации и выполнять её.
В пункте Структурная схема системы автоматизации составлена схема для конкретизации задачи, включающую в себя микропроцессорный элемент, задающие (датчики двигателя и уровня жидкости) и исполнительные (насос) элементы.
В пункте Формулировка задачи автоматизации и алгоритм конкретно сформулирована задача автоматизации и составлен словесный алгоритм, подробно описывающий эту задачу.
В пункте Выбор задающих и исполнительных элементов системы приведены электрические характеристики, схемы, внешний вид и фотографии для каждого элемента цепи, а также пояснения к этим элементам.
В пункте Выбор и обоснование выбора микропроцессорного элемента приводятся все характеристики микроконтроллера, преимущества в сравнении с другими, экономические показатели, особенности программирования, а также подсчитано количество входных и выходных сигналов.
В пункте Расчёт нагрузочных характеристик микроконтроллера рассчитаны внутреннее сопротивление каждого элемента, являющегося нагрузкой на портах микроконтроллера, и нагрузочный ток по выходу для порта: он не превышает значения, указанного в паспорте.
В пункте Составление электрической схемы и спецификации элементов приведена электрическая схема составлена спецификация элементов этой схемы.
В пункте Составление алгоритмической схемы управления составлена блок-схема для написания программного обеспечения.
В пункте Написание программного обеспечения приведён текст программы на языке Assembler с пояснениями, составленной в соответствии с блок-схемой.
Наша задача полностью выполнена: микроконтроллер PIC16С710 может управлять работой нагревателя воды с помощью программы, написанной на языке Assembler.
Список литературы
1.Копесбаева А.А. Элементы и устройства автоматики. Методические указания к выполнению лабораторных работ (для студентов специальности 360140 - АИСУ). - Алматы: АИЭС, 2003.
2.Предко М. Справочник по PIC-микроконтроллерам. - Москва, 2002.
.Тавернье. Практические примеры использования контроллеров PIC*. - Перевод с французского / Москва, 2003.
.Яценков В.С. Микроконтроллеры MicroChip. Практическое руководство. - Москва, 2002.
.Однокристальные микроконтроллеры PIC12C5x, PIC16x8x, PIC14000, MI6C/61/62/ перевод с английского Б.Я. Прокопенко; под редакцией Б.Я. Прокопенко. - Москва, 2000.
Больше работ по теме:
Предмет: Физика
Тип работы: Реферат
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ