Курсовая с практикой на тему Проектирование несложных микропроцессорных систем различного назначения (Вариант 18)

Содержание:

Задание на курсовое проектирование                                                   2

Описание курсовой работы                                                                   3

Введение                                                                                                  4

1. Описание объекта контроля и
управления

1.1. Система
коррозионного мониторинга установки                          6

     1.2. Технические средства автоматизации                                   7

2. Проектирование микропроцессорной
системы контроля      

         2.1.
Разработка структурной схемы                                            10

         2.2.
Разработка алгоритма работы программы                                   11

         2.3.
Разработка принципиальной схемы                                               12

         2.4.
Основные характеристики микросхем                                  14

         2.5.
Расчет потребляемой мощности                                           20

         2.6.
Фрагмент программы                                                           20

Заключение                                                                                             21

Список используемых источников                                                                  22

Приложение А. Спецификация элементов
системы                              23

Приложение Б. Блок-схема алгоритма
работы МПС                                    24

Приложение В. Принципиальная схема
МПС                                         25

Приложение Г. Блок-схема шинной архитектуры    
                              26

Введение:

Развитие микроэлектроники
и широкое применение ее изделий в промышленном производстве, в устройствах и
системах управления самыми разнообразными объектами и процессами является в
настоящее время одним из основных направлений научно–технического прогресса. Использование
микроэлектронных средств в изделиях производственного и культурно-бытового
назначения не только приводит к повышению технико-экономических показателей
изделий (стоимости, надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров)  и позволяет многократно сократить сроки
разработки и отодвинуть сроки «морального» старения изделий, но и придает им
принципиально новые потребительские качества (расширенные функциональные
возможности, модифицируемость, адаптивность и т.д.).

Микропроцессоры и
однокристальные ЭВМ это достаточно сложные устройства, хотя диапазон их
использования очень широк. Главные достоинства микропроцессорной техники это
компактность, экономичность, универсальность, массовость применения. Благодаря
этим свойствам микропроцессоры нашли применение как в системе управления
космическими полетами, так и в детских игрушках; ОЭВМ используются для
управления бытовыми приборами и роботами, станками с числовым программным
управлением и т.п. За последние годы в микроэлектронике бурное развитие получило
направление, связанное с выпуском ОЭВМ, которые предназначены для
«интеллектуализации» оборудования различного назначения.

Однокристальные
(однокорпусные) ЭВМ представляют собой приборы, конструктивно выполненные в
виде БИС и включающие в себя все составные части микроЭВМ: микропроцессор,
память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для
связи с внешней средой. Использование ОЭВМ в системах управления обеспечивает
достижение исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой
стоимости (во многих применениях система может состоять только из одной БИС
ОЭВМ), что в ОЭВМ, видимо, нет разумной альтернативной элементной базы для
построения управляющих и/или регулирующих систем. К настоящему времени более
двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно
однокристальные ЭВМ.

Заключение:

В результате работы была
разработана автоматическая система сбора данных на основе микроконтроллера STM32F102C8T6.
Автоматизированный мониторинг в режиме реального времени позволяет непрерывно
получать информацию с датчиков контроля о происходящих изменениях скорости
коррозии и о динамично развивающихся дефектах.

         Разработанная
система выполняет опрос 6-ти аналоговых и 12-ти дискретных датчиков, сохраняет
их в ОЗУ.

         Система
позволяет накапливать данные для выявления закономерностей и динамики
разрушения металла корпусного оборудования под действием коррозии.

         Система
может быть расширена для опроса большего количества датчиков (подключение к
системе дополнительной памяти и устройств) и доработана до системы контроля и
управления (подключение к соответствующим выводам АЦП). При этом можно
обеспечить автоматическое регулирование подачи реагентов химико-технологической
защиты (нейтрализатора и ингибитора) в зависимости от коррозионной
агрессивности технологического оборудования.

Фрагмент текста работы:

1.     ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТА КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ

1.1 СИСТЕМА КОРРОЗИОННОГО МОНИТОРИНГА УСТАНОВКИ

Система защиты от
коррозии нефтеперерабатывающего оборудования во время его эксплуатации в
основном построена на применении химико-технологических методов, таких как
обессоливание и обезвоживание нефти

 (с применением деэмульгаторов), нейтрализация
агрессивных компонентов, присутствующих в составе нефти (в нефтепродуктах),
путем ввода щелочных реагентов в сырье, а также за счет применения
водорастворимых и нефтерастворимых ингибиторов.

Как показывает мировой
опыт, применяемые методы в нефтепереработке далеки от совершенства. Эксплуатация
нефтеперерабатывающего оборудования часто сопровождается неритмичной загрузкой
технологических установок, простоями в результате возникающих производственных
отказов, нестабильной подачи химических реагентов (нейтрализатора и ингибитора)
ведет к катастрофическому росту скорости коррозии конденсатно-холодильного
оборудования. Скорость коррозии металла может повышаться в сотни раз, а потеря
металла за часы эквивалентна его потерям за несколько лет нормальной работы.

Методы и мероприятия по
защите оборудования от коррозии разрабатываются на основе проведенных осмотров
во время планово-предупредительных работ, диагностических работ в рамках
экспертизы промышленной безопасности и выборочных испытаний с применением
образцов-свидетелей. Коррозионные повреждения фиксируются как свершившийся факт
при проведении обследований на оборудовании, оставляя в области предположений
причины их возникновения и условия начала коррозионной активности. Как
следствие, антикоррозионные мероприятия, разрабатываемые по такой схеме, несут
запоздалый характер и не позволяют оперативно влиять на зарождение интенсивной
коррозии в результате изменения состава среды или технологических параметров.

В последнее время
получили развитие системы оперативного контроля и оптимизации защиты от коррозионных
процессов, работающие в режиме реального времени, что существенно повлияло на
достоверность получаемой информации о текущей скорости коррозии и дало
возможность более точно определять причины, влияющие на протекание коррозии.
При этом уменьшился неоправданный расход химических реагентов, а также реже
стали отказы оборудования, что привело к увеличению его ресурса работы. Так,
статистические данные по эксплуатации подобных систем показали снижение общего
расхода химических реагентов, применяемых при антикоррозионных мероприятиях, на
2045%, что по стоимости сопоставимо с общими затратами по внедрению таких
систем.

В основу системы заложен
принцип непрерывного сбора данных, поступающих с датчиков коррозии, и уровня pH в режиме реального времени и
накопления данных для долговременного прогнозирования коррозионного износа
установки АВТ (атмосферно-вакуумная трубчатка – установка первичной переработки
нефти).

С учетом комплексного
подхода к проблеме коррозионного воздействия и его последствий в системе
предусмотрены датчики акустической эмиссии (АЭ) для контроля за развивающимися
дефектами (язвенная коррозия, трещины и т.д.) на коррозионно-опасных
направлениях.

В разрабатываемой системе
осуществляется сбор данных с 1-го аналогового датчика pH, 4-х датчиков коррозии и 1-го
датчика акустической эмиссии. Кроме того, осуществляется сбор информации с 12
дискретных датчиков о положении запорной аппаратуры.