СКАЧАТЬ:  uca.-kursach-1.zip [1,28 Mb] (cкачиваний: 62)

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Устройства цифровой автоматики»

на тему: «Термоконтроллер ТК-5.8»

 

 

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ. 3

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ. 4

1. Назначение прибора температурного контроля ТК-5.8. 4

2. Технические характеристики. 5

3. Модификации термоконтроллера ТК-5.8. 6

4. Устройство и принцип работы.. 7

5. Режимы работы.. 9

5.1. Режим отображения данных по одному каналу. 9

5.2. Режим отображения данных по четырем каналам. 10

5.3. Режим ввода служебной информации одного канала. 11

5.4. Режим подключения дополнительных устройств ввода-вывода. 12

5.5. Режим просмотра и обнуления записей о сработавших уставках. 13

5.6. Режим поканальной калибровки. 14

6. Описание принципиальной электрической схемы.. 15

РАСЧЁТНАЯ ЧАСТЬ. 22

1. Алгоритм расчёта [4] 22

2. Расчёт и синтез схем. 23

3. Проверка расчёта. 26

ВЫВОДЫ.. 30

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.. 31

ПРИЛОЖЕНИЕ. 32

 

введение

В ходе технического прогресса импульсная техника обогатилась новой быстро развивающейся областью – цифровой техникой – основой электронных цифровых вычислительных машин, станков с числовым программным управлением, роботов и т.д. Она подняла на новую качественную ступень средства связи, радиолокацию, вызвала появление автоматизированных систем управления предприятиями и целыми отраслями народного хозяйства, комплексов для обработки различных видов информации.

Такое положение дел связано, прежде всего, с известными преимуществами применения цифровых сигналов: высокой потенциальной помехоустойчивостью, возможно­стями оптимизации использования частотного спектра, перспективами применения в различных телекоммуника­ционных и информационных системах универсальных аппаратных и программных решений и т.д. Растущая производительность микропроцессоров, появление мощных сигнальных процессоров, создание высокоэффективных методов компрессии и транспортировки информации – это только часть списка технологических инноваций, ве­дущих к ускорению развития информационных цифро­вых технологий.

Развитие и совершенствование электронно-вычисли­тельной техники и радиотехнических устройств в значи­тельной степени определяются возможностями цифровых микросхем. Все узлы цифровых вычислительных машин содержат элементы цифровой техники, с помощью кото­рых осуществляются запоминание и хранение информа­ции, управление вычислительным процессом, ввод и вы­вод информации

Одним из важнейших параметров, харак­теризующих химико-технологические процессы при переработке нефти и газа, является температура.

Она является количественной оценкой степени нагретости тел. Согласно молекулярно-кинетической теории температура характеризует среднюю скорость движения молекул вещества.

Необходимость измерения, контроля и регулирования температуры объясняется тем, что агрегатные состояния, фракционный состав и качество промежуточных процессов переработки нефти на заводах характеризуются температурными параметрами и за­висят от точного поддержания температуры. Температуру необ­ходимо измерять в трубопроводах с теплоносителем, в водонасосных, нефтенасосных и компрессорных станциях для контроля состояния подшипников. Измерение температуры в резервуарах с нефтью и нефтепро­дуктами является необходимым элементом количественного учета.

В данном курсовом проекте мною рассматривается прибор температурного контроля ТК-5.8. Этот прибор, к примеру, следит за температурой подшипников насосов, перегрев или сильное охлаждение которых может привести к поломке оборудования и, как следствие, к нарушению технологического процесса. Этот прибор при достижении текущего значения температуры подшипников верхнего или нижнего уставок сообщает об этом системе автоматизированного управления или отключает насос
.

теоретическая часть

1. Назначение прибора температурного контроля ТК-5.8

Восьмиканальный прибор температурного контроля ТК-5.8, разработанный научно-производственным предприятием «Нефтесервисприбор» (г. Саратов), предназначен для измерения и контроля температуры. Может применяться в различных отраслях промышленности для регулирования технологических и производственных процессов.

Термоконтроллер ТК-5.8 осуществляет восьмиканальное измерение и индикацию текущих значений температуры и введенных уставок на вакуумно-люминисцентном матричном дисплее.

В приборе предусмотрены восьмиканальная плата реле для отключения объектов по достижении предельных уставок температуры по максимуму и минимуму, восьмиканальный аналоговый токовый выход стандарта 4-20 мА, выход на компьютер – в стандарте RS-485 по протоколу Modbus RTU.

Преимущества перед аналогами:

• возможность работы с датчиками ТСМ, ТСП (100М, 50М, 100П, 50П);
• возможность оперативного ввода уставок по максимуму и минимуму температуры – независимо для каждого канала (мембранная клавиатура на передней панели измерительного блока);
• искробезопасное исполнение;
• индикация обрыва, короткого замыкания и достижения предельных уставок;
• выход по каждому каналу токовый нормализованный 4-20 мА.

Прибор используется в комплекте с датчиком ТСМ-0969, либо аналогичными датчиками, причем возможно использование одновременно датчиков двух типов (ТСМ и ТСП).

Условия эксплуатации прибора ТК-5.8:

• диапазон температур окружающего воздуха, °С ............................ –10…+40
• верхнее значение относительной влажности

воздуха при 25 °С, % .......................................................................................... 80

• диапазон атмосферного давления, кПа ............................................ 84...106,7
• вибрация, тряска, удары ............................................................... отсутствуют
• электропитание от сети переменного тока напряжением 220  В и частотой 50 (±1) Гц

2. Технические характеристики

Искробезопасный вход ............................................................................... ExibIIА

Тип датчиков .................................................................................. ТСМ, гр. 23, 50

Способ подключения датчиков .................................................... трехпроводный

Измерительный ток через датчик, мА, не более ................................................. 6

Напряжение на входах подключения датчиков, В, не более ............................. 5

Допустимые параметры соединительной линии:

индуктивность, мГн, не более ..................................................................... 0,15

емкость, мкФ, не более ................................................................................. 0,15

сопротивление, Ом, не более .................................................................... 3…20

Диапазон измеряемых температур, °С ................................................ –40…+180

Пределы допускаемого значения основной абсолютной

                                         четырех каналовпогрешности показаний, °С, не более ....................................................... ± 0,6

Число каналов измерения температуры .............................................................. 8

Представление показаний в цифровом

виде с кратностью .................................................. единица младшего разряда

Дискретность показаний, °С .............................................................................. 0,1

Число выходных каналов стандарта 4-20 мА ..................................................... 8

Число выходных релейных каналов ................................................................... 17

Число выведенных контактов реле ...................................... 1 контактная группа

                                                                                                              на замыкание

Тип реле ...................................................................................................... РЭС48А

Ввод нижней и верхней уставок ............................................... с панели прибора

Цифровая индикация текущих значений ............................... одного канала или

Обеспечена сохранность результатов регистрации и величины введенных уставок при исчезновении напряжения в сети.

Индикация обрыва или короткого

замыкания цепей датчика ................................................... по каждому каналу

Изменение показаний прибора при изменении температуры

окружающего воздуха на каждые +10 °С от +20 °С

не должно превышать, °С .............................................................................. 0,2

Потребляемая мощность, ВА, не более:

блока управления ............................................................................................. 10

блока реле ......................................................................................................... 15

3. Модификации термоконтроллера ТК-5.8

 

Дата

                                                                                                                                    Таблица 1.1

 

В данной курсовой работе, как наиболее полная, описывается модификация          ТК-5.8КТР2.

4. Устройство и принцип работы

Структурная схема прибора приведена в приложении 1.

В состав схемы блока управления и измерения входят следующие функциональные узлы:

• измерительный канал, состоящий из входных усилителей-преобразователей сопротивления в напряжение (А1-А8), коммутатора и АЦП (AD7894);
• блок искрозащиты;
• центральный процессор CPU1 (AT89С52) с функциями управления коммутатором, АЦП и передачи сигналов на внешние устройства;
• 16-ти разрядный вакуумно-люминесцентный индикатор (ИЛЦ) с процессором управления CPU2 (АТ89С51);
• элементы оперативного управления прибором (клавиатура и индикатор режимов);
• узел записи и хранения введенных уставок и характеристик датчиков (EEPROM 24LC04B);
• схема передачи сигналов управления на блок реле в стандарте I²C;
• трансформатор питания и стабилизаторы напряжений.

Блок реле содержит следующие функциональные узлы:

• процессор приема и распознавания сигналов управления CPU 3 (АТ89С51), поступающих из блока управления и измерения в стандарте I²C;
• выходной канал, состоящий из цифро-аналогового преобразователей (ЦАП МАХ 521) и преобразователей напряжения в ток 4-20 мА;
• выходной релейный канал, состоящий из токовых ключей К1109КТ2 и реле РЭС48A;
• трансформатор питания и стабилизаторы напряжений.

Прибор представляет собой восьмиканальный термометр. В качестве первичного датчика температуры могут применяться резистивные преобразователи типа ТСМ или ТСП.

Для исключения погрешности от сопротивления соединительных проводов применена схема преобразователя сопротивление-напряжение с трёхпроводной соединительной линией.

Выходное напряжение с преобразователя R/U (А1-А8) через коммутатор, управляемый процессором CPU1, поступает на АЦП, который преобразует аналоговый сигнал в двоично-десятичный код. Код, пропорциональный измеренному напряжению, обрабатывается центральным процессором и далее через интерфейс RS-232 и оптронную развязку поступает на процессор индикации (CPU2). CPU2 выводит значение температуры на 17-разрядный семисегментный люминесцентный индикатор. Управление индикатором осуществляется через высоковольтные ключи К1109КН2. Значение уставок запоминается в энергонезависимом ПЗУ (24LC04B), которая находится на плате измерения прибора.

Изм.

 

Питание измерительная часть блока измерения получает через блок искрозащиты. Схема индикации и процессор связи с компьютером запитаны от отдельных обмоток трансформатора.

Микроконтроллер CPU1 преобразует информацию в стандарт RS-232 и далее в RS-485. В последнем случае процессор дополнительно выполняет функции связи прибора с персональным компьютером. Примененный стандарт      RS-485 позволяет подключать к одному компьютеру до 32 приборов ТК-5.8. При этом на компьютер выводится информация по всем каналам одновременно и доступно управление режимами контроллера.

Управление прибором производится кнопками 1...9,  и Р с передней панели блока управления. Для моделей, имеющих в своем составе блок реле, двоично-десятичное значение температуры по каналу I²C через оптронную развязку и модуль приема на процессоре CPU3 выдается на модуль аналогового интерфейса стандарта 4-20 мА.

Если в приборе используется режим уставок, то при выходе контролируемой температуры за пределы установленных порогов, информация об этом выдается на блок реле, где преобразуется из стандарта I²C в сигнал включения реле соответствующего канала и реле общего контроля.

Информация о текущем значении температуры по каждому каналу непрерывно поступает из прибора напрямую в ЦАП. ЦАП преобразует двоичное значение температуры в напряжение, а затем в ток стандарта 4-20 мА.

За работой процессора и за питающим напряжением следит специальная схема, которая в случае отказа процессора или снижения напряжения ниже допустимого уровня отключает питание реле. Мигание светодиода "ИСПРАВНО" на блоке реле означает обесточивание реле вследствие сбоя питания либо неисправности в самом блоке.

Сетевое питание блока управления и блока реле – раздельное. Стабилизация вторичных питающих напряжений производится линейными интегральными стабилизаторами.

Блок управления и измерения прибора выполнен на двух печатных платах.

Блок реле и интерфейса 4-20 мА выполнен в виде отдельной конструкции со своим независимым питанием и подключается к блоку управления и измерения четырехжильным кабелем длиной до двух метров. Внутри корпуса установлена печатная плата на которой расположены: процессор с силовыми ключами для управления реле, восьмиканальный ЦАП с усилителями тока 4-20 мА, схема слежения за питающим напряжением и работой процессора, понижающий трансформатор с выпрямителями, фильтрами и стабилизаторами, а также 9-ти контактный разъем связи, 15-ти контактный разъем интерфейса 4-20 мА и 37-ми контактный разъем выхода реле.

Предусмотрено реле общей аварии электронное с нагрузочной способностью 27 В, 0,5 А. Контакты реле замкнуты в следующих случаях:

• при нормальной работе прибора;
• при снижении питающего напряжения (менее 198 В, но более 140 В) на время не более 2-х минут. Если до истечения 2-х минут после снижения напряжения ниже 198 В (но не ниже 140 В) питающее напряжение восстано

 вится и превысит 198 В, то прибор автоматически выйдет на нормальный режим работы.

Реле разомкнуто:

• при питающем напряжении менее 140 В;
• при выходе за пределы уставок температуры в каком-либо канале;
• при уменьшении питающего напряжения (менее 198 В, но более 140 В) на время более 2-х минут.

Блок выполнен на одной печатной плате.

5. Режимы работы

Прибор может находиться в следующих режимах работы (номер режима отображается на одиночном семисегментном индикаторе):

• режим 1 – режим отображения данных по одному каналу;
• режим 2 – режим отображения данных по четырем каналам;
• режим 3 – режим ввода служебной информации по одному каналу;
• режим 4 – режим подключения (отключения) дополнительных устройств ввода-вывода информации;
• режим 5 – режим просмотра и обнуления записей о сработавших уставках;
• режим 6 – режим поканальной калибровки.

5.1. Режим отображения данных по одному каналу

Режим 1 устанавливается автоматически при включении прибора, либо нажатием кнопки P до появления цифры 1 на индикаторе режима работы.

В режиме 1 на основном индикаторе выводится следующая информация:

 

1 -15   121.4  155

 

Верхняя уставка, °С

Текущее значение температуры, °С

 

Нижняя уставка, °С

 

Номер текущего канала

 

Мигающая верхняя точка  означает: выход текущей температуры за пределы уставок или неисправность датчика канала

 

Если канал поставлен на контроль, то прибор следит за температурой и состоянием датчика в этом канале. В случаях выхода температуры за верхнюю или нижнюю уставки и при неисправности (замыкание, обрыв) датчика в канале стоящем на контроле прибор оповещает об этом выводом аварийной сигнализации на индикатор и на дополнительные устройства ввода-вывода.

В режиме 1 мигающая верхняя точка в левом крайнем разряде означает выход текущей температуры в каком либо канале (каналах) стоящем на контроле за пределы уставок либо неисправность датчика. Если за пределы уставок вышла температура в канале, информация о котором находится в данный момент на индикаторе, то текущие показания этого канала будут мигать. Если неисправен датчик в канале, информация о котором находится в данный момент на индикаторе, то на месте текущих показаний будут выведены следующие символы:

• A0 – обрыв линии связи с датчиком;
• A3 – замыкание линии связи с датчиком.

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

 

Подпись

 

Дата

 

Лист

 

10

 

Термоконтроллер ТК-5.8

Если обрыв или замыкание линии датчика происходит в канале стоящем на контроле, то вышеуказанные символы будут мигать. Аварийный канал можно снять с контроля нажатием кнопки 3. При этом отключится вся аварийная сигнализация. Контроль канала можно восстановить выключением и включением блока управления или в 3-ем режиме.

В режиме 1 возможен просмотр информации по текущему каналу в формате, представленном выше. Выбор канала осуществляется циклически нажатием кнопки ↓ или ↑.

5.2. Режим отображения данных по четырем каналам

Режим 2 устанавливается нажатием кнопки Р до появления цифры 2 на индикаторе режима работы.

В режиме 2 на основном индикаторе выводятся значения текущих температур сразу для четырех каналов:

-12    115   91     149

 

Текущее значение температуры, °С

 

1 канал

 

2 канал

 

3 канал

 

4 канал

 

-2      0   ---   A3

 

Текущее значение температуры, °С

 

5 канал

 

6 канал

 

7 канал

 

8 канал

 

Нижняя точка – признак каналов 5-8

 

В режиме 2 переключение групп каналов 1…4 или 5...8 осуществляется нажатием кнопки ↑ или кнопки ↓. Показания текущей температуры будут мигать в случае ее выхода за пределы верхней или нижней уставок. На месте показаний текущей температуры канала могут быть:

• немигающие символы --- – канал не стоит на контроле;
• мигающие символы A0 – обрыв линии связи с датчиком;
• мигающие символы A3 – замыкание линии связи с датчиком.

Аварийный канал можно снять с контроля нажатием кнопки 3. При этом отключится вся аварийная сигнализация. Контроль канала можно восстановить выключением и включением блока управления или в 3-ем режиме.

В режиме 2 верхняя точка в крайнем левом разряде работает так же, как и в режиме 1.

5.3. Режим ввода служебной информации одного канала

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

 

Подпись

 

Дата

 

Лист

 

11

 

Термоконтроллер ТК-5.8

Режим 3 устанавливается набором кода 915 на клавиатуре. При установке режима 3 на индикаторе режима высвечивается цифра 3.

В режиме 3 на основном индикаторе выводится следующая информация:

 

-1.2   -15  121.41 155

 

Верхняя уставка, °С

 

Текущее значение температуры, °С

 

Нижняя уставка, °С

 

Номер характеристики: 2 – 23; 5 – 50

 

Номер канала

 

Светящаяся линия – канал не установлен на контроль; мигающая верхняя точка – выход текущей температуры за пределы уставок либо неисправность датчика в каком-либо канале (каналах), находящихся на контроле

В режиме 3 верхняя точка в крайнем левом разряде работает так же, как и в режиме 1.

На месте показаний текущей температуры канала могут быть:

• символы A0 – обрыв линии связи с датчиком;
• символы A3 – замыкание линии связи с датчиком.

Если обрыв или замыкание линии датчика происходит в канале стоящем на контроле, то вышеуказанные символы будут мигать.

Поразрядное изменение уставок, смена номера характеристики датчика и номера канала осуществляется с помощью кнопок:

←, → – передвижение курсора (мигающего символа) влево или вправо;

↑, ↓ – изменение значения в позиции курсора.

Значение верхней и нижней уставок меняется циклически от –50 °С до 200 °С.

Номер характеристики может быть 2 (23-я характеристика) или 5 (50-я характеристика). Для каналов, настроенных для работы с ТСМ-100, должна быть установлена 23-я характеристика.

Номер канала может быть установлен от 1 до 8.

Снятие (постановка) канала на контроль осуществляется нажатием кнопки 3. При этом меняется состояние горизонтальной линии в крайнем левом разряде. Светящаяся линия означает: канал не стоит на контроле.

Запись измененной в режиме 3 информации по данному каналу в долговременную память осуществляется нажатием кнопки , после чего мигание символа в позиции курсора прекращается.

Долговременная память прибора организована на импортной микросхеме 24LC04B, которая позволяет совершать 1000000 циклов записи и имеет срок хранения записанной информации без питания – 10 лет.

При выходе из режима 3 без нажатия кнопки  все внесенные изменения работают до выключения питания.

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

 

Подпись

 

Дата

 

Лист

 

12

 

Термоконтроллер ТК-5.8

Для удобства настройки канала по шкале температуры есть режим непрерывного измерения одного канала, данные по которому выведены на индикаторе. Он устанавливается из режима 3 нажатием кнопки 1. В режиме непрерывного измерения одного канала остальные каналы не измеряются и не контролируются.

Выход из режима 3 в режим 1 или 2 осуществляется через режимы 4 и 5 нажатием кнопки Р.

5.4. Режим подключения дополнительных устройств ввода-вывода

Режим 4 устанавливается только из режима 3 нажатием кнопки Р. При установке режима 4 на индикаторе режима высвечивается цифра 4.

В режиме 4 на основном индикаторе выводится следующая информация:

 

P43

 

Второй слева разряд может принимать значения: P  – блок реле подключен;                            0  – блок реле отключен. Третий слева разряд может принимать значения: 4  – токовый выход 4-20 мА подключен;   0  – токовый выход 4-20 мА отключен. Четвёртый слева разряд может принимать значения: 3  – прерывистый зуммер подключен;      0  – прерывистый зуммер отключен.

 

Подключение (отключение) дополнительных устройств ввода-вывода информации в режиме 4 осуществляется с помощью кнопок:

←, → – передвижение курсора (мигающего символа) влево или вправо;

↑, ↓ – изменение значения в позиции курсора.

Запись измененной в режиме 4 информации в долговременную память осуществляется нажатием кнопки , после чего устанавливается режим 5.

При выходе из режима 4 с помощью кнопки Р все внесенные изменения работают до выключения питания.

Если в режиме 4 блок реле подключен, то при выходе текущей температуры какого-либо канала за пределы верхней или нижней уставки в блоке реле будет включено реле верхней или нижней уставки данного канала и общее аварийное реле. При отсутствии или неисправности блока реле на основном индикаторе будет выдано сообщение:

 

 

Pele heuc8p

 

При подключении в режиме 4 токового выхода 4-20 мА восемь источников тока будут выдавать токи, соответствующие текущим температурам в этих каналах по закону:

 

 

Рис. 1.1. Закон изменения тока на выходе согласно интерфейсу 4-20 мА

 

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

 

Подпись

 

Дата

 

Лист

 

13

 

Термоконтроллер ТК-5.8

При отсутствии или неисправности токового выхода на основном индикаторе будет выдано сообщение:

 

 

4-20 heuc8p

 

Если в режиме 4 подключен прерывистый зуммер, то при возникновении любой неисправности пьезоизлучатель, находящийся в процессорном блоке, будет выдавать прерывистый звуковой сигнал.

5.5. Режим просмотра и обнуления записей о сработавших уставках

Режим 5 устанавливается только из режима 4 нажатием кнопки Р. При установке режима 5 на индикаторе режима высвечивается цифра 5.

В режиме 5 на основном индикаторе выводится следующая информация:

 

01 1 8y

 

Верхняя уставка, °С 8Y – верхняя уставка HY – нижняя уставка

 

Номер канала, в котором сработала уставка (1…8)

 

Номер записи (1…16)

Просмотр записей о сработавших уставках в режиме 5 осуществляется с помощью кнопок:

↑, ↓ – увеличение или уменьшение номера записи.

Нули в позициях номера канала и вида сработавшей уставки означают отсутствие в очередной записи информации о сработавших уставках.

Всего может быть зафиксировано 16 различных записей. Порядок записей соответствует порядку срабатывания уставок в реальном времени. Повторяющиеся записи (с одинаковым номером канала и видом сработавшей уставки) не фиксируются. Если канал не стоит на контроле никаких записей о нем создано не будет.

Все записи хранятся в долговременной памяти прибора и при отключении питания.

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

 

Подпись

 

Дата

 

Лист

 

14

 

Термоконтроллер ТК-5.8

Стереть всю информацию о сработавших уставках (обнулить записи) можно только из режима 5 нажатием кнопки  после устранения всех причин, вызывающих срабатывание уставок.

Выход из режима 5 в режим 1 осуществляется нажатием кнопки Р.

Переход из режима 5 в режим 6 осуществляется нажатием кнопки 3.

5.6. Режим поканальной калибровки

В 6-ом режиме идет непрерывное измерение только одного канала, подлежащего калибровке. Остальные каналы не контролируются. Поэтому нельзя проводить калибровку на работающем в производственном цикле термоконтроллере ТК-5.8. Режим 6 устанавливается только из режима 5 нажатием кнопки 3. При установке режима 6 на индикаторе режима высвечивается цифра 6.

В режиме 6 на основном индикаторе выводится следующая информация:

 

1 100.22

 

Текущее значение температуры по данному каналу

 

Номер канала

 

Изменение номера канала осуществляется с помощью кнопок:

↑, ↓ – увеличение или уменьшение номера канала.

Для всех каналов, подлежащих калибровке, следует установить 23-ий тип характеристики в 3-ем режиме.

Порядок калибровки канала:

а) нажать кнопку 5 для нормализации калибровочных коэффициентов;

б) подключить ко входу канала по трехпроводной схеме эталонное сопротивление, соответствующее 0 °С. Возможно подключение соответствующего датчика температуры, погруженного в тающий лед (погрешность измерений после калибровки в этом случае не нормируется);

в) нажать кнопку 4 для записи коэффициента смещения нуля, при этом показания текущей температуры по данному каналу должны быть: 0 ± 0,02 °С;

г) подключить к входу канала по трёхпроводной схеме эталонное сопротивление, соответствующее 100 °С. Возможно подключение соответствующего датчика температуры, погруженного в кипящую воду (погрешность измерений после калибровки в этом случае не нормируется);

д) нажать кнопку 6 для записи коэффициента масштабирования, при этом показания текущей температуры по данному каналу должны быть: 100 ± 0.02 °С.

После этого канал считается откалиброванным. После выполнения калибровки температура данного канала будет определяться с учетом калибровочных коэффициентов до выключения питания блока управления и измерения. При необходимости сохранения калибровочных коэффициентов данного канала в долговременной памяти прибора и использования их после выключения и включения блока управления и измерения следует после выполнения пункта д) нажать кнопку 9. После записи калибровочных коэффициентов по данному каналу в долговременную память на индикатор будут выведены показания следующего канала.

Термоконтроллер поставляется откалиброванным на эталонных сопротивлениях. Выход из режима 6 в режим 1 осуществляется нажатием кнопки Р.

6. Описание принципиальной электрической схемы

В графической части данной курсовой работы приведена принципиальная электрическая схема платы реле для модификаций термоконтроллера без модуля интерфейса 4-20 мА.

Она работает следующим образом:

При выходе значения температуры за пределы нижней или верхней уставок в каком-либо канале информация об этом согласно протоколу I²C с платы измерения поступает на микроконтроллер DD2, который в свою очередь, согласно программе выдаёт сигнал на соответствующее реле (K1…K16), который усиливается высоковольтными ключами DD5, DD6 и DD7, и замыкает его. При выходе текущей температуры в любом канале за пределы уставок программа в микроконтроллере также размыкает реле общей аварии.

Связь платы реле с платой измерения осуществляется по 9-ти контактному разъему связи. На плате осуществлён 37-ми контактный разъем выхода реле.

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

 

Подпись

 

Дата

 

Лист

 

15

 

Термоконтроллер ТК-5.8

За работой микроконтроллера и питающим напряжением следит специальная схема, основанная на микросхеме слежения за напряжением DD4 и                      D-триггере DD8. При снижении напряжения питания (менее 198 В, но более 140 В) на время более 2-х минут, или его снижении ниже 140 В, а также при отказе микроконтроллера DD2, микросхема DD4 сбрасывает его и через             D-триггер DD8 отключает питание модуля реле и тем самым размыкает реле авария.

Питание плата реле получает через понижающие трансформаторы, переменное напряжение с которых преобразуется в постоянное с помощью диодных мостов VDS1 и VDS2, проходит через сглаживающиеся цепи и стабилизируется с помощью линейных стабилизаторов DD9 и DD10.

Далее приведём описание и технические характеристики некоторых цифровых микросхем, используемых в рассмотриваемой нами схеме:

AT89C51 [6]

Микросхема АТ89С51 представляет собой 8-разрядный КМОП микроконтроллер, оснащенный Flash программируемым и стираемым ПЗУ, совместим по системе команд и по выводам со стандартными приборами семейства MCS-51^TM. Микроконтроллер содержит 4 килобайта Flash ПЗУ, 128 байтов ОЗУ, 32 программируемых линий ввода/вывода, два 16-разрядных таймера/счетчика событий,

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

 

Подпись

 

Дата

 

Лист

 

16

 

Термоконтроллер ТК-5.8

полнодуплексный последовательный порт (UART), пять векторных двухуровневых прерывания, встроенный генератор и схему формирования тактовой последовательности. Облачён в корпус DIL 40.

 

Основные технические параметры и условия эксплуатации

                                                                                                Таблица 1.2

 

 

Микроконтроллер АТ89С51 имеет следующую структуру:

 

 

Рис. 1.2. Структурная схема микроконтроллера AT89C51

Назначение выводов:

V_CC – напряжение питания;

GND – общий провод;

Port 0, Port 1, Port 3 – двунаправленные TTL-порты вв/выв;

Port 2 – двунаправленный TTL-порт вв/выв c внутренним напряжением питания;

RST (Reset) – вход сброса. Чтобы сбросить устройство, на этот вход необходимо подавать сигнал логической единицы на время двух машинных тактов;

ALE/  (Address Latch Enable / Programming) – разрешение блокировки адреса. Защёлкивает младший байт адреса на время доступа к внешней памяти. Этот вывод также является входом импульса при программировании Flash;

 (Program Store Enable) – строб чтения для внешней памяти программ;

/Vpp (External Access Enable) – разрешение внешнего доступа. Этот вывод должен быть поключен к  во время программирования Flash;

BQ1 – вход усилителя генератора и вход на внутренние часы;

BQ2 – выход усилителя генератора;

К1109КТ2 [7]

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

 

Подпись

 

Дата

 

Лист

 

17

 

Термоконтроллер ТК-5.8

Микросхема представляет собой семиканальный коммутатор тока и предназначена для управления различными мощными нагрузками. Содержит 42 интегральных элементов. Корпус типа 238.16-3.

 

Основные электрические параметры

                                                                                  Таблица 1.3

 

 

 

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

 

Подпись

 

Дата

 

Лист

 

18

 

Термоконтроллер ТК-5.8

Рис. 1.3. Электрическая схема микросхемы К1109КТ2

Назначение выводов:

1 – вход первого ключа;

2 – вход второго ключа;

3 – вход третьего ключа;

Изм.

 

Лист

 

№ докум.

 

Подпись

 

Дата

 

Лист

 

19

 

Термоконтроллер ТК-5.8

4 – вход четвёртого ключа;

5 – вход пятого ключа;

6 – вход шестого ключа;

7 – вход седьмого ключа;

8 – общий провод;

9 – общий вывод диодов развязки;

10 – выход первого ключа;

11 – выход второго ключа;

12 – выход третьего ключа;

13 – выход четвёртого ключа;

14 – выход пятого ключа;

15 – выход шестого ключа;

16 – выход седьмого ключа;

 

Предельно допустимые режимы эксплуатации

                                                                                  Таблица 1.4