Курсовой проект по дисциплине: «Микропроцессорные устройства и системы» (МУС)
«Разработка микроконтроллерной системы формирования обобщённой АПС»
«Разработка микроконтроллерной системы формирования обобщённой АПС»
Задание на курсовой проект:
Разработать на базе микроконтроллера систему формирования обобщённой АПС (аварийно-предупредительной сигнализации).
• Описать технологический процесс.
• Отобразить граф-схему алгоритма.
• Выбрать дискретные датчики.
• Выбрать исполнительные реле.
• Выбрать программируемый логический контроллер.
• Распределить датчики и реле по портам программируемого логического контроллера.
• Составить рабочую программу.
Аннотация
В данном курсовом проекте была разработана на базе микроконтроллера система формирования обобщённой АПС (аварийно-предупредительная сигнализация):
• описан технологический процесс,
• отображена граф-схема алгоритма,
• выбраны дискретные датчики,
• выбраны исполнительные реле,
• выбран программируемый логический контроллер (МИК-51),
• распределены датчики и реле по портам программируемого логического контроллера,
• составлена рабочая программа.
При выборе программируемого логического контроллера была описана его внутренняя структура, назначение вводов/выводов и система команд.
Содержание:
• Введение
• Описание технологического процесса
• Граф-схема алгоритма
• Выбор дискретных датчиков
• Выбор исполнительных реле
• Выбор микроконтроллера либо программированного логического контроллера
• Управляющий микроконтроллер
• Выбор программируемого логического контроллера
• Распределение датчиков и реле по портам программируемого логического контроллера
• Составление рабочей программы
Описание технологического процесса
При пуске ДГ и достижении им частоты вращения nд, равной 0,8-0,9 номинального значения nн, включается временная задержка (10с) подключения цепей контроля и АПС основных параметров дизеля с целью исключения срабатывания сигнализации при пуске ДГ. По истечении указанной выдержки времени цепи контроля ДГ подключаются и начинают функционировать. В случае выхода какого-либо контролируемого параметра работающего ДГ за пределы величин уставок некритической АПС (НКАПС) или критической (КАПС) включается контроль времени его выхода за пределы уставок, по истечении которого включается и запоминается соответствующая АПС. Квитирование (сброс памяти) АПС по данному параметру возможно только после его возвращения в заданную зону работоспособности ДГ. Если выход контролируемого параметра за допустимые пределы был кратковременным, не превышающим величины уставки временной задержки включения АПС по данному контролируемому параметру, то индикация и запоминание АПС не производятся.
Аварийно – предупредительные сигналы в системе управления СЭЭУ типа AHIM делятся на критические (КАПС) и некритические (НКАПС).
Некоторые алгоритмы управления, например алгоритм пуска ДГ, учитывают техническое состояние как отдельных подсистем СУ СЭЭУ, так и системы управления в целом. В этом случае необходимая информация поступает в виде обобщённого сигнала АПС (КАПС+НКАПС), который реализуется на основе применения логических элементов «Или».
Операторы алгоритма формирования обобщённого сигнала АПС имеют следующие значения:
P1,(Pn) - состояние памяти НКАПС первого, (n-го) контролируемого параметра;
Pn+1,(Pn+m) - состояние памяти КАПС первого, (m-го) контролируемого параметра;
A(n+m)+1 - формирование обобщённого сигнала НКАПС (дизъюнкция сигналов НКАПС по отдельным контролируемым параметрам);
A(n+m)+2 - формирование обобщённого сигнала КАПС (дизъюнкция сигналов КАПС по отрицательным контролируемым параметрам);
A(n+m)+3 - формирование результирующего обобщенного сигнала АПС (дизъюнкция операторов A(n+m) и A(n+m)+2).
Значения условных операторов P1,...,Pn, Pn+1, Pn+m формируются алгоритмами контроля и управления, выполняемыми СУ СЭЭУ.
Граф - схема алгоритма
Операторы алгоритма формирования обобщённого сигнала:
P1-P3 - состояние памяти НКАПС первого, (3-го) контролируемого параметра;
P4-P6 - состояние памяти КАПС четвёртого, (6-го) контролируемого параметра;
A7 - формирование обобщённого сигнала НКАПС (дизъюнкция сигналов НКАПС по отдельным контролируемым параметрам);
A8 - формирование обобщённого сигнала КАПС (дизъюнкция сигналов КАПС по отрицательным контролируемым параметрам);
A9 - формирование результирующего обобщенного сигнала АПС.
Выбор дискретных датчиков
Для разработки системы контроля формирования обобщённой АПС (аварийно-предупредительной сигнализации) на базе микроконтроллера необходимо проверить количество датчиков. По граф схеме определяем количество и типы дискретных датчиков:
P1-P3 - дискретные датчики состояния памяти НКАПС первого, второго и третьего контролируемого параметра.
P4-P6 - дискретные датчики состояния памяти КАПС четвёртого, пятого и шестого контролируемого параметра.
Получается 6 дискретных датчиков.
Выбор исполнительных реле
Для разработки системы контроля формирования обобщённой АПС (аварийно-предупредительной сигнализации) на базе микроконтроллера необходимо проверить количество исполнительных реле. По граф схеме определяем количество и типы исполнительных реле:
A7 - исполнительное реле формирования обобщённого сигнала НКАПС,
A8 - исполнительное реле формирования обобщённого сигнала КАПС,
A9 - исполнительное реле формирования результирующего обобщенного сигнала АПС.
Получается 3 исполнительных реле.
Выбор микроконтроллера либо программированного логического контроллера
Управляющий микроконтроллер
В микроконтроллерах содержатся все те же элементы, которые есть в управляющем микроЭВМ. Из-за ограниченного объёма микросхемы в микроконтроллере объём памяти меньше и набор программных команд не полный.
CISC – полный набор,
RISC – уменьшенный набор.
В обычной микроЭВМ некоторые команды занимают в памяти 2-3 ячейки (2-3 байта) и поэтому выполняются сравнительно долго. В микроконтроллере обычно занимают в памяти одну ячейку и выполняются в 2-3 раза быстрее, чем в микроЭВМ. Это связано с особенностью архитектуры микроконтроллера. В микроЭВМ коды команд и обрабатываемые данные имеют одну и ту же длину 8 бит – 1 байт и передаются в процессор из памяти по одной и той же восьмиразрядной шине данных. Микроконтроллеры имеют так называемую гарвардскую архитектуру. При такой архитектуре данные как и в микроЭВМ имеют восьмиразрядную длину и передаются в микропроцессор или из него по специальной шине данных. Коды команд имеют 15-16 разрядную длину. При такой длине любая команда помещается в 1 ячейку. Коды команд поступают в процессор по своей специальной шине. Существует сравнительно большое количество контроллеров. Наибольшее распространение в мировой практике получили микроконтроллеры семейства AVR (ATMEL), семейство PIC.
Распределение датчиков и реле по портам программированного логического контроллера
Составление рабочей программы
Описание функциональных блоков используемых в общей программе
1. Блок задание дискретного входа. DIN(06)
По таблице задаем этому входу номер, поскольку дискретные сигналы подвержены дребезгу, то нужно задать выдержку времени пока этот сигнал установится (tFLT). По таблице мы задаем номер входа 1, выдержку времени 0,2 секунды.
2. Блок программы логического сложения 3-х сигналов задаваемых через настройку. OR_N(22)
3. Блок программы логического сложения 2-х сигналов задаваемых через настройку. OR(21)
4. Дискретный выход. DOT(09)
Через таблицу настроек задаем выход номер 5.
Скачать пример полной курсовой работы, файл программы АЛЬФА FBD и инструкцию по МИК-51:
