Разработка  принципиальной схемы системы

Принципиальная схема системы представлена на рис. 3.2.

Центральным блоком системы является микроконтроллер КМ1816ВЕ51 (DD1).

К выводам XTAL1 и XTAL2 микроконтроллера DD1 подключается кварцевый резонатор ZQ1 на 12 МГц. Для более стабильного запуска выводы кварцевого резонатора соединены с общим проводом через конденсаторы С1 и С2 емкостью 21 пФ.

При подаче напряжения питания на микроконтроллер обязателен сброс микроконтроллера. С этой целью вход RST соединен с шиной питания через конденсатор С3 емкостью 6 мкФ и с общим проводом – через резистор R1 сопротивлением 100 кОм. В момент включения питания конденсатор разряжен, и вход сброса оказывается под потенциалом, близким к напряжению питания. Несмотря на снижение этого потенциала вследствие заряда С3, в течение десятка миллисекунд уровень сигнала на входе сброса остается единичным, и осуществляется корректный запуск микроконтроллера.

На вход  подается логическая единица, так как микроконтроллер будет выполнять программу из ПЗУ.

Программа начинается с настройки программируемого параллельного интерфейса путем записи в РУС соответствующего управляющего слова.

Следующим шагом программы является очистка и тестирование внутреннего и внешнего ОЗУ. Линии порта Р0 используются для ввода/вывода информации с шин адреса (младшего байта адреса) и данных.

В первый момент обращения к памяти по линиям выводятся адреса А0…А7, и одновременно с этим устанавливается в 1 сигнал на выходе ALE. Спустя 2 периода частоты тактового генератора сигнал  ALE переходит в 0, и через несколько микросекунд после этого адресная информация снимается с линий порта Р0, давая возможность вести по ним обмен данными.

Для того, чтобы использовать адреса А0…А7, применяется 8-разрядный регистр-защелка, информация в котором фиксируется по спаду сигнала на его входе STB. В качестве стробирующего сигнала используется сигнал ALE.

Порт Р2 используется для вывода старшего байта адреса.

Управление чтением/записью осуществляется с помощью сигналов  и  микроконтроллера.

Как известно, дешифрация памяти – механизм закрепления области памяти за устройствами. При поступлении на шину адреса (ША) какого-либо числа, устройство (устройства) дешифрации вырабатывает на выходе сигнал, который трактуется как сигнал CHIP SELECT (выбор микросхемы) соответствующей микросхемы и заводится на вход CS этого устройства. Соответствующая комбинация сигналов на А14-А15 формирует при помощи дешифратора DD4 нулевой сигнал на входе CS той или иной микросхемы. Таким образом, осуществляется выбор необходимой микросхемы. Соответствие комбинаций микросхемам представлено в таблице 3.1.

 

Таблица 3.1

 

 Соответствие комбинаций на дешифраторе микросхемам

А15	А14	Обозначение сигнала	Микросхема
0	0	ROM	ПЗУ
0	1	RAM	ОЗУ
1	0	PPI1	ППИ DD7
1	1	PPI2	ППИ DD8

 

К порту B ППИ DD7 подключен цифро-аналоговый преобразователь DA1, к порту А – дискретные датчики, через порт С DD7 связан с DD8. Выбор порта осуществляется с помощью адресных линий A8-A9.

К порту A ППИ DD8 подключен цифро-аналоговый преобразователь DA2, к портам В и С – блок индикации. Код символа формируется портом В, позиция символа ‑ портом С. Выбор порта осуществляется с помощью адресных линий A8-A9.

Опрос аналоговых датчиков осуществляется с помощью микросхемы аналого-цифрового преобразователя (АЦП) DA5 со встроенным мультиплексором. Данная система самостоятельно опрашивает датчики, подключенные к входам ADAT1 – ADAT6, преобразует их показания в цифровой код. Затем данные в цифровой форме с выхода АЦП поступают на микроконтроллер DD1. Выбор ячейки памяти АЦП осуществляется с помощью сигналов A0-A2. Тактовый сигнал формируется микроконтроллером.

Аналоговые датчики, подключаемые к АЦП DA5, должны иметь выходным параметром напряжение. Для преобразования токовых сигналов датчиков в сигнал напряжения используются резисторы R2-R7. Сигнал STAT содержит импульсы, формируемые в моменты начала преобразования каждого канала.

Последовательный опрос датчиков производится путем отправки управляющих сигналов через адресные линии A0, A1, A2 на аналого-цифровой преобразователь со встроенным мультиплексором (DA5). В таблице 3.2 приведено соответствие комбинациям сигналов A0, A1, A2 снятию сигнала с определенного датчика.

 

 

Таблица 3.2

                          Выбор датчиков мультиплексорами

A0	A1	A2	Датчик
0	0	0	уровень нефти 1
0	0	1	уровень взлива газоконденсата 1
0	1	0	уровень раздела фаз «вода-нефть» 1
0	1	1	уровень нефти 2
1	0	0	уровень взлива газоконденсата 2
1	0	1	уровень раздела фаз «вода-нефть» 2

 

 

Разрабатываемая система обеспечивает регулирование уровня раздела фаз «нефть-вода», а также уровня нефти. Регулирование происходит по значениям, полученным с датчиков уровня, установленных на УПСВ. В соответствии с заложенным алгоритмом ПИД - регулирования, в зависимости от полученного значения текущих уровней, процессор вычисляет управляющее воздействие, вырабатываемое цифро-аналоговым преобразователем, которое выдается на клапан, тем самым добиваясь заданного значения уровней.

 

 

Рис. 3.2 Принципиальная схема системы

 

                                                  

Для выработки управляющего воздействия в системе установлены 2 цифро-аналоговых преобразователя, которые вырабатывают управляющее воздействие для регулирования уровня нефти уровня раздела фаз «нефть-вода».

Для индикации режимов управления (в соответствии с которыми выбирается непосредственно управляющее воздействие) в системе использована 1 микросхема индикатора АЛ305Г (HG). Для индикации через линии порта B ППИ DD8 PB0-PB7 на линии микросхемы HG поступает код горения сегмента. Выбор индикатора производится по линиям порта C DD8.

Для реакции на неудачу в прохождении сигнала управляющего воздействия в системе предусмотрена звуковая сигнализация. При возникновении каких-либо ошибок в прохождении сигнала управляющего воздействия с выхода P3.5 микроконтроллера поступает сигнал BEEP, который оповещает пользователя об ошибке.

 

3.1.3. Разработка алгоритма работы системы

 

Блок-схема алгоритма управления установкой предварительного сброса воды изображена на рис. 3.3.

В начале основной программы происходит инициализация микросхем, входящих в состав микропроцессорной системы. После инициализации контроллера начинается опрос аналоговых датчиков.

Система осуществляет сбор и анализ информации с 6 аналоговых датчиков. Для того, чтобы опросить аналоговые датчики и занести информацию в микропроцессор, необходимо сделать аналогово-цифровое преобразование сигнала. С этой целью в схему включен АЦП (аналого-цифровой преобразователь). АЦП связан с микропроцессором. После преобразования сигналов данные с АЦП поступают в микропроцессор в виде восьмиразрядного цифрового кода. Затем производится опрос дискретных датчиков и формируется управляющий сигнал.

 

Для опроса датчиков используется встроенный в АЦП мультиплексор. Мультиплексор - это устройство, которое осуществляет выборку одного из нескольких входов и подключает их к своему выходу.

Микропроцессор обращается к АЦП. Считывает информацию с выходов АЦП, заносит ее в ячейку памяти ОЗУ. Кроме того, микропроцессор на основе информации, полученной от датчиков уровня, вычисляет необходимое регулирующее воздействие по закону ПИД - регулирования. Эта величина передается на вход цифро-аналогового преобразователя и преобразуется в аналоговую величину. Полученный аналоговый сигнал передается далее на усилитель мощности и управляет либо закрытием, либо открытием клапана на соответствующий процент.

Кроме того, система опрашивает 4 дискретных датчика – сигнализатор верхнего уровня, сигналы о положении запорной арматуры.

 

60

 

Рис. 3.3  Алгоритм работы системы управления УПСВ

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться: