Создание системы управления дозатором сухих смесей

Для того чтобы визуализировать сигнал о наполнении емкости до 50 кг, будем использовать два диодных индикатора, красный и зеленый. Пока вес не достиг 50 кг, будет гореть красный индикатор, после достижения веса 50кг, красный индикатор будет гаснуть и будет загораться зеленый индикатор (Рисунок 2.23).

Рисунок 2.23 - Индикатор достижения веса

Рисунок 2.24 - Общий вид панели моделируемого прибора

Далее необходимо перейти к окну блока диаграмм и задать необходимые связи между элементами панели, ввести необходимые константы, выбрать какие из элементов являются источником данных, а какие индикаторами (Рисунок 2.25).

Рисунок 2.25 - Блок диаграмм моделируемого прибора

На рисунке 2.25 видно, что регуляторы напряжения, имитирующие датчики веса подключены к сумматору. Далее сумматор подключен к блоку умножения, который умножает суммированный сигнал на переходной коэфециент. В нашем случае это 8,33333, получаем на выходе блока умножение значение веса в килограммах. Далее сигнал идет на индикатор веса и параллельно на блок сравнения «больше или равно», в котором происходит сравнение текущих показаний со значением «50». Если значение еще не достигло «50», логическая единица идет на красный индикатор, если значение достигло или превысило «50», то логическая единица идет на зеленый индикатор.

Разработка модуля системы управления по измерению веса в программе LabView, дает возможность наглядно увидеть как будет происходить изменение и сравнение веса, и в дальнейшем упрощает создание аналогичной логики непосредственно на PIC контроллере.

3. Программное обеспечение

3.1 Программа опроса датчиков веса

Для опроса датчиков веса, подключенных к микроконтроллеру через мостовую схему необходимо использовать модуль АЦП, на портах к которым подключены датчики. Программа опроса датчиков, в данной системе и вызывается при необходимости опросить датчики веса.

Модуль аналого-цифрового преобразования (АЦП) имеет восемь каналов у 40/44-выводных микросхем.

Входной аналоговый сигнал через коммутатор каналов заряжает внутренний конденсатор АЦП C_HOLD. Модуль АЦП преобразует напряжение, удерживаемое на конденсаторе C_HOLD в соответствующий 10-разрядный цифровой код методом последовательного приближения. Источник верхнего и нижнего опорного напряжения может быть программно выбран с выводов Vdd, Vss, RA2 или RA3.[3]

Допускается работа модуля АЦП в SLEEP режиме микроконтроллера, при этом в качестве источника тактовых импульсов для АЦП должен быть выбран RC генератор.

Для управления АЦП в микроконтроллере используется 4 регистра:

- регистр результата ADRESH (старший байт);

- регистр результата ADRESL (младший байт);

- регистр управления ADCON0;

- регистр управления ADCON1.

Регистр ADCON0 используется для настройки работы модуля АЦП, а с помощью регистра ADCON1 устанавливается на какие входы будут использоваться модулем АЦП и в каком режиме (аналоговый вход или цифровой порт ввода/вывода).

Управляющий регистр ADCON0 имеет следующие биты:

биты 7-6: ADCS1:ADCS0 - Выбор источника тактового сигнала

00 = Fosc/2

01 = Fosc/8

10 = Fosc/32

= F_RC (внутренний RC генератор модуля АЦП)

биты 5-3: CHS2:CHS0 - Выбор аналогового канала

000 = канал 0, (RA0/AN0)

001 = канал 1, (RA1/AN1)

010 = канал 2, (RA2/AN2)

011 = канал 3, (RA3/AN3)

100 = канал 4, (RA5/AN4)

101 = канал 5, (RE0/AN5)

110 = канал 6, (RE1/AN6)

111 = канал 7, (RE2/AN7)

бит 2: GO/-DONE - Бит статуса модуля АЦП

Если ADON = 1

1 = модуль АЦП выполняет преобразование (установка бита вызывает начало преобразования)

0 - состояние ожидания (аппаратно сбрасывается по завершению преобразования)

бит 1: Не используется; читается как '0'

бит 0: ADON - Бит включения модуля АЦП

1 = модуль АЦП включен

0 = модуль АЦП выключен и не потребляет тока.

В регистре ADRESH:ADRESL сохраняется 10-разрядный результат аналого-цифрового преобразования. Когда преобразование завершено, результат преобразования записывается в регистр ADRESH:ADRESL, после чего сбрасывается флаг GO/-DONE (ADCON0<2>) и устанавливается флаг прерывания ADIF. [17]

После включения и конфигурации АЦП выбирается рабочий аналоговый канал. Соответствующие биты TRIS аналоговых каналов должны настраивать порт ввода/вывода на вход. Перед началом преобразования необходимо выдержать временную паузу.

Алгоритм функционирования АЦП будет следующий:

1. Настроить модуль АЦП:

- настроить выводы как аналоговые входы (ADCON1);

- выбрать входной канал АЦП (ADCON0);

- выбрать источник тактовых импульсов для АЦП (ADCON0);

- включить модуль АЦП (ADCON0).

2. Настроить прерывание от модуля АЦП:

- сбросить бит ADIF;

- установить бит ADIE в 1;

- установить бит PEIE в 1;

- установить бит GIE в 1.

3. Выдержать паузу, необходимую для зарядки конденсатора C_HOLD.

4. Начать аналого-цифровое преобразование:

- установить бит GO/-DONE в 1 (ADCON0).

5. Ожидать окончания преобразования:

- ожидать пока бит GO/-DONE не будет сброшен в 0;

- ожидать прерывание по окончанию преобразования.

6. Считать результат преобразования из регистров ADRESH:ADRESL, сбросить бит ADIF в 0.

7. Для следующего преобразования необходимо выполнить шаги, начиная с пункта 1 или 2.

Листинг программы аналого-цифрового преобразования имеет вид:

ADC

BSF STATUS, RP0 ; Выбор банка l

CLRF ADCON1 ; Все входы АЦП аналоговые

ВCF PIE1, ADIE ; Запрет прерываний от АЦП

BCF STATUS, RP0 ; Выбор банка 0

MOVLW 0xC1 ; Внутренний RC генератор, АЦП включен

MOVWF ADCON0 ; Преобразования по 0-му каналу (AN0)

BCF PIR1, ADIF; Отчистка флага окончания A/D преобразования

BCF INTCON, РЕIE ; Запрет периферийных прерываний

BSF INTCON, GIE ; Запрет всех прерываний

; Необходимо время для осуществления выборки

NOP

NOP

NOP

ВSF ADCONO, GO ; Старт АЦП

; Производится опрос бита (ADIF) окончания A/D преобразования

AD_WAIT

BTFSS PIRI, ADIF

GOTO AD_WAIT

; A/D преобразование закончено

BCF PIRI, ADIF

; Результат в регистрах ADRESH:ADRESL

RETURN

3.2 Программа управления ИМ

LIST P=16F877, F=INHX8M

ERRORLEVEL -302

include <p16F877.inc>

;=====================================; Переменные

;===================================== SIMVOL EQU H'0045'

SIMVOLL EQU H'0046'

SIM EQU H'0047'

SIMVOL1 EQU H'0048'

SIMVOLL1 EQU H'0049'

ZADERGKA EQU H'004A'

N_KEY EQU H'0020'

;===================================================

org000h

nop

GOTOSTART

;====================; Начало исполняемого кода с адреса 100h

;==============================================org100h

START

CLRFSTATUS; Инициализация банк 0

CLRFINTCON; Запретить все прерывания

CLRFPORTD; Отчистить PORTD

BSFSTATUS, RP0; Банк 1

MOVLWB'00011110'; PORTD RD 5,4,3,2 - OUT

MOVWFTRISD; RD 7,6,1,0 - IN

BCFSTATUS, RP0 ; Банк 0

START_KEY

CLRFPORTD; Запуск робота при нажатии клавишиBTFSS PORTD,1 ; Start

GOTOSTART_KEY

;-----------------------------------

M_ROT_1

MOVLW05h; Включить 1-й двигатель

MOVWFPORTD; подачи материала

MOVLWD'100'

CALLZAD

MOVLWFFh; Отключить 1-й двигатель подачи

MOVWFPORTD

CALL ADC

MOVF ADRESL

SUBLW 4; Сравнение показаний датчика с

BTFSS STATUS,2 ; необходимыми

GOTO M_ROT1

NOP

NOP

MOVLW 03h ;Открытие заслонки сброса материала

MOVWF PORTD

MOVLWD'1000'

CALL ZAD

MOVLW FFh; Закрытие заслонки сброса

MOVWF PORTD

MOVLWD'100'

CALL ZAD

;-----------------------------------

M_ROT_2

MOVLW04h; Включить 2-й двигатель подачи

MOVWFPORTD; материала

MOVLWD'100'

CALLZAD

MOVLWFFh; Отключить 2-й двигатель подачи

MOVWFPORTD

CALL ADC

MOVF ADRESL

SUBLW 4; Сравнение показаний датчика с

BTFSS STATUS,2 ; необходимыми

GOTO M_ROT2

NOP

NOP

MOVLW 03h ;Открытие заслонки сброса материала

MOVWF PORTD

MOVLWD'1000'

CALL ZAD

MOVLW FFh; Закрытие заслонки сброса

MOVWF PORTD

MOVLWD'100'

CALL ZAD

;-----------------------------------

MOVLW02h; Включить двигатель мешалки

MOVWFPORTD

MOVLWD'5000'

CALLZAD

MOVLW FFh; Отключение

MOVWF PORTD

MOVLWD'100'

CALL ZAD

;++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

;ПОДПРОГРАММЫ

;++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

ZAD

MOVWFSIMVOLL

PAU

MOVWFSIMVOL

PAUZ

MOVWFSIM

PAUZA

DECFSZSIM,F

GOTOPAUZA

DECFSZSIMVOL,F

GOTOPAUZ

DECFSZSIMVOLL,F

GOTOPAU

RETURN

;=====================================================

end

Рисунок 3.1 - Блок схема программы управления

3.3 Программа вывода информации на дисплей

Наибольшее распространение получили ЖКИ с контроллером HD44780 фирмы Hitachi. Питающее напряжение составляет 5В. На вывод V₀ подается напряжение регулировки контрастности табло через подстроечный резистор 10 кОм, включенный между «землей» и выводом V_dd. Модуль HD44780 содержит два регистра:

- регистр команд IR (Instraction Register);

регистр данных DR (Data Register).

Выбор регистров осуществляется путем подачи сигнала управления от микроконтроллера на вывод RS: если RS = 0, то будет подключен регистр команд, а если RS = 1, то регистр данных. Вывод R/W - чтение - 1/запись - 0, а вывод Е - Enable - для строб-сигнала положительной полярности (+5В) длительностью не менее 450 нс, в течение которого записываются передаваемые биты.

При использовании мощных микроконтроллеров (пяти портовых) управление ЖКИ осуществляется через порт Е (Е0, Е1 и Е2), а питание и подсветка подключаются напрямую - +5В, а данные или команды подаются от любого свободного порта, например, Д.

Регистр IR принимает такие команды от микроконтроллера как: смещение курсора, гашение табло или установку адреса индикатора. Регистр DR служит для промежуточного хранения данных, которые затем с помощью внутренних операций автоматически передаются в память отображаемых данных (DD -- Display Data) или в память знакогенератора (CG -- Character Generator).

Содержимое регистра IR не может быть прочитано микроконтроллером. Возможно только чтение флага занятости (разряд 7) и текущего состояния внутреннего счетчика адреса AC (Address Counter) (разряды 6...0).

Установленный флаг занятости (лог. 1) означает, что модуль HD44780 занят выполнением внутренней операции и в данный момент к приему не готов. Соответственно, с помощью лог. 0 флаг занятости сигнализирует о том, что модуль готов к приему.[14]

Считывание данных из памяти DD или CG выполняется через регистр DR. После того как микроконтроллер записывает некоторый адрес в регистр IR, байт данных, расположенный в памяти по этому адресу, с помощью внутренней операции переписывается в регистр DR. Процесс чтения завершается считыванием байта данных из этого регистра. Когда текущая операция чтения завершена, с помощью функции автоинкремента в регистр DR записывается байт данных, извлеченный из памяти по следующему адресу, который будет использован очередном считывании.

Счетчик адреса, по сути, состоит из двух частей и содержит текущий адрес как в памяти DD, так и в памяти CG. После того как в регистр IR записана команда установки адреса DD или CG, этот адрес с помощью внутренней операции автоматически переносится в соответствующий счетчик. Когда запись в память DD/CG (или чтения из нее) завершена, соответствующий счетчик автомата инкрементируется (или декрементируется, если такой режим был выбран с помощью специальной команды).

В модуле HD44780 используется две разные памяти:

- DD-RAM -- для хранения отображаемых данных;

- CG-RAM -- для хранения битовых комбинаций, которые соответствуют матрице размером 5x8 или 5x10 (определяет форму символа).

Доступ как к одной, так и к другой памяти осуществляется по текущему адресу, хранимому в счетчике адреса.

Емкость памяти DD составляет 80 знаков, представленных в 8-разрядной ASCII-кодировке. Из них на двухстрочном табло могут быть одновременно отображены 16 символов в каждой строке, однако с помощью операции сдвига последующие символы также могут оказаться в отображаемой области (выделено жирным).

Первая строка начинается с адреса 00_ь, а вторая -- с адреса 40], (64_d). Память разбита на две половины по 40_d (28[,) байт каждая, причем между последним адресом первой строки и первым адресом второй строки есть разрыв в 24_d байта.

После сдвига влево первая строка начинается с адреса $01, а вторая строка -- с адреса $41, а после сдвига вправо первая строка начинается с адреса $27, а вторая строка -- с адреса $67.

Знакогенератор -- это память типа ROM, предназначенная для хранения битовых комбинаций, соответствующих матрице размерами 5x8 или 5x10. В этой памяти можно хранить информацию о 208 (в случае матрицы 5x8) или 32 (в случае матрицы 5x10) символов. Распределение знаков показано на рис. 16.7, причем четыре старших разряда символа определяют его размещение по горизонтали, а четыре младших -- по вертикали (например, "А" = $41).

В модуле HD44780 используется встроенная схема сброса по включению питания. При этом реализуются следующие функции:

- начальная инициализация: DL = 1 -- 8-разрядный интерфейс; N = 1 -- двухстрочное табло; F = 0 -- матрица 5x8;

управление табло: D = 0 -- табло отключено; С = 0 -- курсор отключен В = 0 -- мерцание отключено;

очистка табло;

режим ввода данных: I/D = 1 -- инкремент на 1; S = 0 -- нет сдвига тa6ло.

Все функции управления табло реализуются с помощью команд, перечисленных в таблице 3. Следует учесть, что после записи или чтения байта данных адрес памяти DD или CG автоматически инкрементируется или декрементируется по ниспадающему фронту сигнала занятости. Однако новое значение в счетчик адреса АС записывается только спустя T_ADD = 1,5/f_OSC - тактовая частота YD44780.

Символы английского алфавита выводятся на индикатор как обычные символьные константы в виде 'simvol?, а для вывода русского алфавита используется таблицу 4.

Пример программы управления ЖКИ при написании слова «PRIVET.» с помощью памяти данных и слова «Привет!» с помощью памяти знакогенератора (таблица 4). Блок-схема программы инициализация или установки режима работы ЖКИ показана на рисунке 2.

include <p!6f377.h>

include <lmO321.h>

; ===================================

; Переменные управления индикатором

; ===================================

;

LCD_DATAEQU PORTD

LCD_ DATA TRISEQU TRISD

LCD_CNTLEQU PORTЕ

EEQU 1

RRWEQU 0

RSEQU 2

TEMPI1EQU0x0 30

; =========================================

;Началокода

; =========================================

ORGRESET_V

nор

RESET GOTO START

; =========================================

;Начало исполняемого кода с адреса 100h

; =========================================

ORG 100h

START

CLRF STATUS

CLRF PORTD

CLRF FORTE

BSFSTATUS, RPO

CLRFTRISD

CLRFTRISE

BCFSTATUS, RPO

; ==========================================

;Инициализация индикатора

; ==========================================

CLRF LCD_CNTL

DISPLAY_INIT

MOVLW 0x038; Выбираем 8-ми битный интерфейс

MOVWF LCD_DATA

BSFLCD_CNTL, E

BCFLCD_CNTL, E

LCD_DELAY

MOVLW LCD_INIT_DELAY

MOVWF MSD

CLRFLSD CLRFLSD LOOP 2

DECFSZLSD, F; Delay time = MSD * ((3 * 256) + 3) * Тсу

GOTOLOOP2

DECFSZMSD, F END_LCD_DELAY

GOTOLOOP2 CMD_SEQ

MOVLW 0x38

MOVWF LCD_DATA

BSFLCD_CNTL, E

BCFLCD_CNTL, E

MOVLW DISP_ON

CALL SEND_CMD

MOVLW CLR_DISP

CALL SEND_CMD

MOVLW ENTRY_INC

CALL SEND_CMD

MOVLW DD_RAM_ADDR

CALL SEND_CMD

; ====================================

;Начало работы

; ====================================

CALL FUNCTION

GOTO START

FUNCTION

MOVLW 'P'

CALL SEND_CHAR

MOVLW 'R'

CALL SEND_CHAR

MOVLW 'I'

CALL SEND_CHAR

MOVLW 'V'

CALL SEND_CHAR

MOVLW 'E'

CALL SEND_CHAR

MOVLW 'T'

CALL SEND_CHAR

MOVLW '.'

CALL SEND_CHAR

MOVLW B'11000000'

CALL SEND_CMD

MOVLW h'A8'

CALL SEND_CHAR

MOVLW h'50'

CALL SEND_CHAR

MOVLW h'A5'

CALL SEND_CHAR

MOVLW h'4 2'

CALL SEND_CHAR

MOVLW h'45'

CALL SEND_CHAR

MOVLW h'54 '

CALL SEND_CHAR

MOVLW h'21'

RETURN

; =====================================

; Подпрограмма вывода символа на экран ЖКИ

; =====================================

SEND_CHAR

MOVWFCHAR

CALL BUSY_CHECK

MOVF CHAR, W

MOVWFLCD_DATA

BCFLCD_CNTL, RRW

BSFLCD_CNTL, RS

BSFLCD_CNTL, E

BCFLCD_CNTL, E

RETURN

; ===================================

; Подпрограмма передачи команды на ЖКИ

; ===================================

SEND_CMD

MOVWF CHAR

CALL BUSY_CHECK

MOVF CHAR, W

MOVWF LCD_DATA

BCFLCD_CNTL, RRW

BCFLCD_CNTL, RS

BSFLCD_CNTL, E

BCFLCD_CNTL, E RETURN

; =====================================================

; Подпрограмма ожидания разрешения от ЖКИ на передачу символа или команды

; =====================================================

BUSY_CHECK

BSFSTATUS,RPO

MOYLW0xFF

MOVWFLCD_DATA_TRIS

BCFSTATUS, RPO

BCFLCD_CNTL, RS

BSFLCD_CNTL, RRW

BSFLCD_CNTL, E

BCFLCD_CNTL, E

MOVFLCD_DATA, W

MOVWFTEMPI

BCFTEMPI, 7

BTFSCTEMPI, 7

GOTO BUSY_CHECK

BCFLCD_CNTL, RRW

BSFSTATUS, RPO

MOVLW0x00

MOVWFLCD_DATA_TRIS

BCFSTATUS, RPO

RETURN

end

дозирование смесь вес управление

4. Охрана труда и экология

4.1 Анализ вредных производственных факторов

Помещения с уставленными в них средствами вычислительной техники относятся к категории повышенной опасности, так как здесь существуют возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединения с землей металлоконструкциям и к металлическим корпусам электрооборудования. К основным факторам, влияющим на здоровье людей, относятся:

1) электромагнитные излучения;

2) освещение рабочего места в дневное ночное время;

3) шум работающей аппаратуры;

4) избыточное тепло в помещении в летнее время года;

5) возможное поражения человека электрическим током;

6) возможность возникновения пожара.

Уровень шума в помещении операторской достигает величины 85-90 дб, что удостоверяет требованиям СН-245-71. Опасные зоны машины - открытые токоведущие части. Напряжение питания максимальное приборов - 220 в, ток замыкания - 60а, удельное сопротивление грунта - 450 ом/см.

4.2 Организационные мероприятия

Проектируемым участком является вычислительный центр, рабочие места операторов - технологов, входящие в это помещение автоматизированной системы управления завода.

Руководство, организация работ по охране труда, а также ответственность за их состояние возлагаются на директора и главного инженера завода, а на проектном участке на начальника вычислительного центра.

К работе операторов допускаются лица, прошедшие инструктаж по технике безопасности. На проектируемом участке предусматриваются следующие виды инструктажа:

вводный инструктаж проводится с целью ознакомления работающих с общезаводскими правилами по технике безопасности (ТБ) и производственной санитарии, правилами внутреннего трудового распорядка и основами законодательства. Этот инструктаж проводит инженер по охране труда со всеми принимаемыми на работу независимо от профессии, квалификации, стажа, образования или должности, в объеме двух часов;

инструктаж на рабочем месте проводится мастером индивидуально с каждыми, с целью ознакомления с действующей инструкцией по охране труда для конкретной специальности;

текущий инструктаж проводят перед производством работ повышенной опасности, на которые оформляется наряд - допуск;

4)повторный инструктаж проводятся со всеми работающими независимо от квалификации. Этот инструктаж проводится не реже одного раза в полугодие и может быть групповым или индивидуальными в виде беседы с разбором характерных нарушений правил ТБ на участке;

5) внеплановый инструктаж проводится при изменениях в инструкциях по ТБ, замене оборудования или процесса, условий и организации труда, нарушения работником правил ТБ, перерыва в работе более двух месяцев.

Госнадзор за соблюдением законодательства по охране труда осуществляет технический инспектор госнадзора, государственные санитарные инспекции и общественные инспекторы местного комитета профсоюза.

В вычислительном центре ежемесячно предусматривается выпуск информационных листов о нарушениях ТБ, проведение лекций, оформление стендов.

4.3 Технические мероприятия

4.3.1 Общие требования к организации рабочего места оператора

Нерациональные конструкции и расположение элементов рабочего места вызывают необходимость поддержания вынужденной рабочей позы. Длительный дискомфорт в условиях гипокинезии вызывает повышенное познотоническое напряжение мышц и обуславливает развитие общего утомления и снижение работоспособности.

При организации рабочего места учитываются антропометрические данные операторов, а также предусматриваются соответствующие размещение элементов оборудования, в зависимости от характера выполняемой работы на основе современных эргономических требований. Конструкция рабочей мебели (столы, кресла или стулья) обеспечивают возможность индивидуальной регулировки соответственно росту работающего, и создать удобную позу. Часто используемые предметы труда и органы управления должны находиться в оптимальной рабочей зоне.

При периодическом наблюдении за экраном рекомендуется располагать элементы оборудования так, чтобы экран находился справа, клавиатура напротив правого плеча, а документы - в центре угла обзора. При постоянной работе экран должен быть расположен в центре поля обзора, документы слева на столе или специальной подставке.

Оптимальная высота расположения экрана соответствует направлению взгляда оператора в секторе 30-40 градусов по отношению к горизонтали. Расстояние от глаз до экрана 60-80 см.

Пульт дисплея размещен на подставке, высота клавиатуры по отношению к полу составляла 65-72 см. Угол наклона клавиатуры равен 15.

Рабочий стол иметь жесткую конструкцию. Плоскость стола соответствует размерам документов, она составляет 160х90 см.

Плоскость стола, а также сиденье оператора регулироваться по высоте.

Высоту плоскости стола необходимо регулировать в диапазоне 65-85 см. При этом высота от горизонтальной линии зрения до рабочей поверхности стола при выпрямленной рабочей позе 40-45 см.

Рисунок 4.1 - Эскиз размещения оборудования оператора

Покрытие поверхности стола должно быть матовым (серого, зеленого цвета) и легко чиститься. Углы и передняя верхняя грань доски стола закруглены.

Высота сидения от пола регулироваться в пределах 42-55 см. По желанию оператора устанавливается подставка для ног размером 40-30-15 см и углом наклона 0-20 градусов с нескользящим покрытием и перемещаемая по полу.

Тип рабочего кресла следует выбирать в зависимости от продолжительности работ: при длительной - массивное кресло, при кратковременной - кресло легкой конструкции, которое легко отодвигается.

Расположение компьютера и клавиатуры зависит от вида работы, выполняемой оператором.

4.3.2 Обеспечение электробезопасности

В целях предупреждения поражения электрическим током обслуживающего персонала, согласно требованиям по электрозащите в установках до 1000 В необходимо выполнить следующие организационные и технические мероприятия:

лица, обслуживающие и ремонтирующие аппаратуру должны иметь 3-ю группу по электробезопасности в установках до 1000 В при единоличном обслуживании;

обслуживающий персонал (операторы) - вторую группу;

по всему контуру помещения необходима прокладка шины заземления;

4)все металлические конструкции должны быть заземлены, а корпуса электрооборудования присоединены к земле тросиками заземления, согласно правил по технике безопасности.

4.3.3 Расчет защитного заземления

Корпуса приборов, аппаратуры КИП и другие металлические, металловедущие части могут оказаться под напряжением вследствие повреждения изоляции проводов, корпуса. При случайном прикосновении человека к нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, но заземленным, потенциал поражения понизится до безопасной величины.

Расчет ведется на примере отдельно расположенного помещения с установленной аппаратурой КИПиА, сигнализацией, компьютерами и освещением. Максимальное линейное напряжение - 0,4 кВ, ток замыкания на землю около двух ампер, грунт - суглинок, климатическая зона - третья, естественные заземлители не используются.

Предполагаются сооружения заземлителя с внешней стороны здания с расположением вертикальных электродов по контуру. В качестве вертикальных заземлителей принимаем стальные стержни диаметром 15 мм и длиной 3 м; верхние концы электродов на глубине 0,7 м, к ним привариваются горизонтальные электроды стержневого типа из той же стали. Решение сводится к следующему:

согласно правилам устройства электроустановок сопротивления заземляющего устройства R₃ = 4 ом, за расчетное R₃ = 3 ом - принимаем;

предварительное расстояние между вертикальными электродами - 3 м;

сопротивление искусственного заземления при отсутствии естественного R_И = R₃ = 3 ом;

расчетное удельное сопротивление грунта с учетом пниматических коэффициентов для горизонтальных и вертикальных электродов соответственно: р_рг = 273 ом ·м ; р_рв =105 ом · м;

сопротивление растекания одного вертикального электрода стержневого типа определяется по формуле 5.1:

, ом, (4.1)

где - l_В = 3 мм -- длина одного электрода (вертикального);

t_B= 0,7+1,5 = 2,2 м - глубина заполнения электрода;

d - диаметр стержня, мм;

Ом

6) предварительное число вертикальных заземлителей находится по формуле 4.2:

, (4.2)

где - К_ив=0,73 - коэффициент использования заземлителей при отношении l_В к расстоянию между ними, равным единице;

7) расчётное сопротивление растекания горизонтальных электродов определяется по формуле 5.3:

, Ом, (4.3)

где - Киг ⁼ 0,77 - коэффициент использования;

l_Г = 4x3 = 12 м - предварительная длина горизонтальных электродов;

t_r = 0,7 м; - глубина заполнения;

d = 15 мм - диаметр электродов.

Ом

8) окончательное число вертикальных электродов:

принимаем 16 штук.

4.4 Санитарно-гигиенические мероприятия

Лечебно профилактическое обслуживание рабочих осуществляет медико-санитарная часть предприятия. Профилактическая работа медицинского персонала заключается, прежде всего, в систематическом наблюдении за работающими, проведении обязательных и периодических медицинских осмотров. На основании данных таких осмотров помечают санитарно- гигиенические и лечебно профилактические мероприятия.

Медицинский персонал привлекает для гигиенической оценки условий труда, токсикологической оценки химического вещества, разработки рационального режима отдыха, оценки индивидуально защитных средств, разработки защитных мероприятий и мер по профилактике травматизма и заболеваний.

Важными сторонами профилактической работы является контроль за чистотой и санитарной культурой, проведение противоэпидемических мероприятий и санитарное освещение.

Специальная одежда служит для защиты работающих от неблагоприятных воздействий окружающей производительной среды и опасностей производства, не нарушая при этом нормального функционирования организма.

В ряде производств применяют санитарную одежду, необходимую по санитарно-гигиеническим требованиям производства. В данном случае будут белые халаты для общей защиты.

Средства индивидуальной защиты должны предохранять от попадания загрязнений на кожу и внутрь организма. Персоналу для проверки приборов, находящихся вне операторской выдаются темные халаты или темный костюм (брюки и куртка), каски и респираторы типа " лепесток".

Для защиты от загрязнения ног применяют основную специальную обувь - ботинки с верхом из искусственной кожи.

Для оценки шума в помещении используется шумовая характеристика уровня шума в децибелах в соответствии с требованиями ГОСТ 16325-76.

Уровень звука при работе компьютеров и микроконтроллеров не должен превышать 75 дб. Источники шума лентопротяжные механизмы, печатающие устройства ввода- вывода. На пульте управления шум достигает 78 дб, что превышает нормативное значение. Уровень шума можно понизить облицовкой сцен и потолка. Для этого в качестве материала покрытия по уменьшению шумового региона применяют перфорированные панели производственного объединения "Мосметаллконструктор". В качестве заполнителя - минеральные плиты.

Исследования метеорологических условий заключается в измерении температуры, влажности, скорости движения воздуха и интенсивности тепловых излучений. Метеорологические условия в операторской должны быть благоприятными как для персонала, так и для вычислительной техники.

Температура воздуха измеряется термометром или термографами, автоматически регистрирующими ее изменения во времени. Температура должна быть постоянной и составлять 20-25 градусов.

Относительную влажность воздуха измеряют термометрами и психрометрами. Относительная влажность должна быть 40-60%. Для этого применяют кондиционирование воздуха - организованную подачу воздуха с постоянными характеристиками температуры, влажности, скорости движения и степени очистки воздуха указанные параметры регулируются автоматически.

По времени действия системы кондиционирования воздуха разделяют на установки круглосуточного, кругло единичного и сезонного действия. Зимой применяется система отопления.

Рациональный режим труда и отдыха работников предусматривает строгое соблюдение регламентированных перерывов Основным перерывом является перерыв на обед. Также дополнительно могут быть введены два-три регламентированных перерыва длительностью 10 мин каждый: два перерыва - при 8-часовом рабочем дне. При 8-часовой рабочей смене с обеденным перерывом через 4 часа работы дополнительные регламентированные перерывы необходимо ввести через 3 часа после начала работы и за 2 часа до ее окончания.

Режим труда и отдыха операторов, работающих непосредственно с ВТ, должен зависеть от характера выполняемой работы: при вводе данных, чтении информации с экрана. Непрерывная работа с ВТ не должна превышать 4-х часов, при 8-часовом рабочем дне через каждый час работы необходимо вводить перерыв на 5 - 10 мин, а через 2 часа - на 15 мин.

Количество рабочих часов в неделю не должно превышать 40.

Первичным источником естественного света является солнце, излучающее мощный поток лучевой энергии. Естественное освещение поверхности на открытом месте создается прямым солнечным светом, диффузионным светом небосвода. Соотношение между освещенностями оси прямого диффузионного света зависит высоты стояния солнца и от облачности неба. При сплошной облачности освещенность помещений создается только диффузным светом небосвода. Прямое солнечное освещение вследствие его непостоянства в расчетах не учитывают. В пределах республики в ясный день полуденная освещенность колеблется от 4000 лк в декабре до 38000 лк в июле.

Естественное освещение помещений может быть боковым - через окна в наружных стенах и верхним через световые фонари и проёмы в покрытии, а также в местах перепадов высот смешных пролетов здания. Для операторской применено боковое освещение с освещенностью от двух до половины люмен.

Основные поставщики искусственного освещения - электрические источники света характеризуются минимальными значениями напряжения, мощности, светового потока, линейными размерами. Важная характеристика ламп - световая отдача, которая у люминесцентных ламп в 3-4 раза выше, чем ламп накаливания.

Также спектр света у люминесцентных ламп ближе к солнечному, поэтому рекомендованы для освещения операторской.

4.5 Расчет искусственного освещения

В операторном помещении наблюдается недостаток естественного освещения. В связи с этим необходимо искусственное освещение. Расчет ведем для операторной 6x10x3 м. Нам необходим световой поток в 2100 лк. Световой поток рассчитывается по формуле 5.4:

, лк, (4.4)

где F_E - световой поток;

е_Н- нормированная минимальная освещенность;

k - коэффициент запаса;

z - коэффициент минимальной освещенности;

n - количество светильников;

v - коэффициент, учитывающий коэффициент отражения в зависимости от светового потока и показателя помещения i, который находим по формуле 4.5:

, (4.5)

где - А и В - соответственно длина и ширина помещения;

Н_р - высота над расчетной поверхностью.

По таблице находим v = 0,52.

Отсюда

Итак, нам необходимо 20 светильников типа ЛЦДМ, обеспечивающих общее освещение, удовлетворяющие предъявленным санитарно-гигиеническим нормам, для работы с дисплеями вычислительных машин и считывания показаний с датчиков.

4.6 Пожарная безопасность

Вся служба пожарной охраны сосредоточена в департаменте противопожарной службы. Все мероприятия пожарной профилактики делятся на 4 группы:

Технические мероприятия. Осуществляются на стадии проектирования, включает в себя определения степени защищенности.

Эксплуатационные мероприятия. Выполняются инженерным составом при эксплуатации оборудования.

Организационные мероприятия. Средства тушения пожаров, инструменты по пожарной безопасности и другие.

4) Режимные мероприятия. Мероприятия, запрещающие использование открытого огня в определенных производствах.

Причины пожаров и взрывов могут быть электрического и неэлектрического характера.

Причинами пожаров и взрывов неэлектрического характера могут быть:

- Неосторожное обращение с огнем.

- Неисправность производственного оборудования.

- Курение в пожароопасных помещениях.

К причинам электрического характера относятся:

- искрение в электрических аппаратах, электростатические разряды и удары молнии;

- токи коротких замыканий, нагревающие проводники до высокой температуры, а также значительные электрические перегрузки проводов и обмоток электрических аппаратов;

- плохие контакты в местах соединения проводов;

- электрическая дуга, возникающая в результате ошибочных операций с коммутационной аппаратурой при переключениях в электроустановках или во время дуговой электрической сварки, которая может вызывать воспламенение расположенных вблизи горючих материалов и маслонаполненных аппаратов.

Ответственность за пожарную безопасность несет начальник вычислительного центра. Помещения, где расположены средства вычислительной техники, в соответствии с противопожарными нормами строительного проектирования промышленных предприятий по степени огнестойкости относятся к 3-й группе, по пожароопасности к категории "В" согласно СНиП 2-М2-72.

Хранилища информации, где расположена документация, пакеты магнитных дисков, располагаются в обособленных помещениях, оборудованных несгораемыми стеллажами и шкафами.

Для тушения небольших загораний различных веществ и материалов, а также установок, находящихся под напряжением 220 В, применяются переносные углекислотные огнетушители ОУ-5, ОУ-8.

На сто квадратных метров площади, согласно, норм разделения первичных средств пожаротушения необходимо разместить два огнетушителя ОУ-8 и ОП-3.

В противопожарных целях предусмотрена автоматическая пожарная сигнализация. Применена установка типа СТ ППУ-1, реагирующая на дым, тепло и свет от пламени.

Водопроводная сеть, на которой устанавливается пожарное оборудование, должна обеспечить требуемый напор. Пожарный водопровод совмещен с производственным. Потребное количество воды -5л согласно СР и П З-А-70.

Для наружного пожаротушения установлены пожарные гидранты диаметром 63 мм через восемьдесят - сто метров на расстоянии 5 м от здания.

Внутренний пожарный водопровод питается от сети наружного водопровода. Внутренние пожарные краны устанавливаются в шкафах по одному на лестничной клетке 1,35 м от пола, в корпусах через 60 м друг от друга. Каждый пожарный кран оборудован пожарным стволом диаметром 16мм.

Источниками водоснабжения установок могут быть хозяйственно-противопожарный, производственно-противопожарный или другой водопровод, искусственный водоем, естественный водный источник.

5. Экономическая часть

5.1 Обоснование необходимости разработки системы

Для обеспечения большего объема производства, уменьшения себестоимости продукции, увеличении качества продукции, а также снижения трудозатрат целесообразно применять автоматическое управление производственным процессом приготовления сухих смесей. В этой дипломной работе была разработана цифровая система управления технологическим процессом приготовления сухих смесей которая позволит реализовать выше перечисленные аспекты.

5.2 Расчет экономической эффективности внедрения системы

5.2.1 Расчет затрат на разработку и внедрение системы

Затраты на разработку и внедрение рассчитываются по ниже приведенной формуле:

С=С_зп + С_ктс + С_мо + С_отл , (5.1)

где С_зп - затраты на заработную плату разработчика;

С_ктс - затраты на приобретение комплекса технических средств;

С_мо - Затраты на монтаж и настройку;

С_отл - Затраты на написание и отладку программы управления .

5.2.2 Расчет затрат на заработную плату разработчика

Затраты на заработную плату разработчика рассчитываются по нижеприведенной формуле :

С_зп = ЗП_разраб * В+О_т , (5.2)

где ЗП_разраб - заработная плата разработчика;

В - время, затраченное на разработку ;

О_т - отчисления на социальные нужды.

Расчет производится из следующих данных:

ЗП_разраб = 60000 тенге;

В = 1,5 месяц;

О_т = 13%.

Подставив известные данные в формулу (5.2) получим следующие числа:

С_зп = ЗП_разраб * В+О_т = 60000*1,5+11700=101700 (тенге).

5.2.3 Расчет затрат на приобретение комплекса технических средств

Стоимость комплектующих (цены на представленные технические средства взяты с прайс-листа компании "CHIP & DIP " за 1.05.2008):

Микроконтроллер PIC16F877 / магазин сопротивлений / датчик измерения веса (2 шт) / набор электрических реле / Жидкокристаллический дисплей LCD MT-16S2H / кварцевый генератор /УИП 220-15 - 37445 (тенге);

Общая стоимость технических средств необходимых для автоматической системы равна:

С_ктс = 37445 (тенге).

5.2.4 Расчет затрат, связанных с монтажом системы

Затраты на монтаж системы определяются следующим образом:

С_мо = ЗП_монтеж * В+О_т , (5.3)

где ЗП_монтаж - заработная плата монтажника;

В - время, затраченное на монтаж;

О_т - отчисления на социальные нужды.

Расчет

ЗП_разраб = 60000 тенге;

В = 5 дней;

О_т = 13%.

С_мо = ЗП_монтеж * В+О_т = 60000*0.167+1302=11322 (тенге)

5.2.5 Затраты на написание и отладку программы управления

Затраты на написание и отладку ИС:

С_отл=К_отл+ЗП _прог (5.4)

гдеК_отл - стоимость машинного времени, затраченного на отладку программы управления,

ЗП_прог - фонд зарплаты программиста на отладку и написание программы управления, который рассчитывается по формуле:

ЗП_прог = ЗП_прог * В+О_т, (5.5)

где В - количество месяцев, потраченных на разработку,

ЗП_прог - оклад программиста,

О_т - отчисления на социальные нужды (13%).

ЗП_прог = 60000 тг/мес; В = 10 дней; О_т = 2600 тг.

Используя формулу 5.5 рассчитаем:

ЗП_прог = ЗП_прог * В+О_т = 60000*0,33+2600=22400 тг.

Стоимость машинного времени, затраченного на отладку и написание программы рассчитывается по формуле:

К _{отл\нап}=k*d*q (5.6)

где k - время работы на ПК в день,

d - количество дней работы на ПК,

q - стоимость часа машинного времени, рассчитывается по формуле:

(5.7)

где A_o - амортизационные отчисления, тенге;

Р_р- затраты на ремонт, тенге;

N_амор - норма амортизации, принятая в размере 12,5%,

Р_э - затраты на электроэнергию, тенге;

Ф_з - фонд заработной платы, тенге;

Ф_г- годовой фонд времени, часов;

Ф_з=ЗП*12 - годовая заработная плата, т.е зарплата 60000 тг/мес) за 12 месяцев + отчисления на соц.нужды 13%.

A_o = C_пк * N_амор , где:

С_пк = 120000 тг ,стоимость ноутбука «Toshiba SATELLITE A210-19D»;

N_амор = 12,5%;

Р_э = М_пк*Ф_г*S

где,

Ф_г= 8 * 250 = 2000 ч, кол-во рабочих часов в году;

М_пк = 0,3 кВ/ч;

S = 8 тг/кВ*ч;

P_р=70560 тг.

Используя формулу 5.7 рассчитываем:

тг/ч.

k = 8 часов в день; d =0,3мес * 20 раб. дней в месяц = 6 дн.

Затраты на машинное времени, необходимое на отладку системы управления составила:

К_отл= k*d*q = 8*6*765=36720 тенге;

Затраты на написание и отладку программы системы управления по формуле 5.4 , составила :

С_отл= К_отл+ ЗП _прог = 22900+36720=59620 тенге.

Затраты на разработку и внедрение системы управление устройством приготовления сухих смесей согласно формуле 5.1, составили:

С = С_зп + С_ктс + С_мо + С_отл = 22400+37445+11322+59620 = 130787 тенге

На разработку и внедрение системы управления устройством приготовления сухих смесей было потрачено 130787 тенге.

5.2.6 Расчет затрат на производство до внедрения автоматической системы управления смесительным устройством.

Затраты на производство до использования автоматизированной системы управления рассчитывается по формуле:

З_атр=Ф_{з/п раб}=ЗП_раб*12мес.*N+О_т ,(5.8)

где ЗП_раб - заработная плата работающих, тенге/мес.;

N - количество работающих, человек;

О_т - отчисления на социальные нужды, %.

Расчет производится из следующих данных:

ЗП_раб = 40000 тенге;

N = 3 чел.;

О_т =13%.

Применяя формулу (5.8) получим следующий результат:

З_атр = ЗП_раб*12мес.*N+О_т = 40000*12*3+249600=1689600 тенге.

5.2.7 Расчет затрат на производство после внедрения автоматической системы управления смесительным устройством.

После внедрения автоматической системы численность лиц, задействованных в процессе производства сократилась до двух человек, но в тоже время, управление устройством с помощью автоматической системы управления, время требует более квалифицированных операторов.

Суммарные затраты после внедрения автоматической системы, равняются фонду заработной платы рабочих определяются по формуле:

З_атр'=Ф_{з/п раб}=ЗП_раб*12*N+О_т ,(5.9)

где ЗП_раб - заработная плата работающих;

N - количество работающих;

О_т - отчисления на социальные нужды.

Расчет производится из следующих данных:

ЗП_раб = 50000 тенге;

N = 2 чел.;

О_т =13%.

Применяя формулу (5.8) получим следующие данные:

З_атр' = ЗП_раб*12*N+О_т = 50000*12*2+156000=1356800 тенге.

5.2.7 Расчет экономии затрат

Экономия в результате внедрения автоматической системы управления, ожидается в результате сокращения кол-ва рабочих до 2-х человек. Расчет экономии затрат от внедрения системы определяется по формуле:

Э = З_атр - З_атр' ,(5.10)

где З_атр - затраты до внедрения системы;

З_атр' - затраты после внедрения системы.

Расчет производится из следующих данных:

З_атр = 1689600 тенге;

З_атр' =1356800тенге.

Применяя формулу (5.10) получим следующие данные:

Э = Затр - Затр' = 1689600 - 1356800 =332800 (тенге).

Срок окупаемости системы определяется по формуле:

Т_ОК=К/Э ,(5.11)

где К - затраты на разработку и внедрение системы;

Э - экономия затрат от внедрения.

Расчет производится из следующих данных:

К = 130787 тенге;

Э = 332800 тенге.

Применяя формулу (5.11) получим следующие данные:

Т_ОК= К/Э = 130787/332800=0,39 (года).

Таким образом, разработка данной системы управления является целесообразной.

Заключение

В процессе разработки дипломной работы получены следующие результаты:

- разработана кинематическая схема системы дозирования сухих смесей с учетом особенностей ее применения;

- Разработана структурная схема системы управления дозатором сухих смесей;

- Разработана принципиальная электрическая схема системы управления дозатором сухих смесей;

- Разработана виртуальная модель системы контроля веса в программе LabView;

- разработана схема управления ЖКИ-индикатором;

- разработаны программы управления АЦП, двигателями и ЖКИ индикатором на Ассемблере;

- рассмотрены вопросы по охране труда обслуживающего персонала;

- осуществлен расчет технико-экономического обоснования внедрения разработанной системы.

Таким образом, разработанная автоматическая система управления дозатором сухих смесей полностью соответствует техническому заданию и функционирует согласно последовательности операций технологического процесса.

Список литературы

1. Корнев В., Киселев А. Современные микропроцессоры. - СПб.: БХВ , 2003. - 448с.

2. Гладштейн А.А. Проектируем устройства на микроконтроллерах // Радио.-№12.-2000.-С.25-26

3. Тавернье К. PIC-микроконтроллеры. - М.: ДМК Пресс, 2003. - 272 с.

4. Траперт В. AVR - RISC микроконтроллеры. - К.: «МК - Пресс», 2006. - 464 с.

5. Костров Б.В. Микропроцессорные системы и микроконтроллеры. - М.: «ТехБук», 2007. - 320 с.

6. Вальпа О. Полезные схемы с применением микроконтроллеров и ПЛИС(+СД). - М.: Изд. дом «Додэка-ХХ1», 2006. - 416 с.

7. Иди Ф. Сетевой и межсетевой обмен данными с микроконтроллерами. - М.: Изд. дом «Додэка - ХХ1», 2007. - 376 с.

8. Казначеев В. Микросхемы для управления электродвигателями. - М.:Додэка, 1999. - 288 с.

9. Олсон Г. Цифровые системы автоматизации и управления. - СПб.: Невский диалект, 2001. - 540 с.

10. Терехов В.М. Системы управления электроприводов. - М.: Изд. центр «Академия», 2006. - 304 с.

11. Карнаухов Н.Ф. Электромеханические и мехатронные системы. - Ростов н/Д.: Феникс, 2006. - 320 с.

12. Анхимюк В.Л. Теория автоматического управления. - Мн.: Дизайн ПРО, 2002. - 352 с.

13. Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств. - М.: Изд. дом «Додэко - ХХI», 2005. - 528 с.

14. Угрюмов Е. Цифровая схемотехника. - М.: БХВ-Петербург, 2002. - 528 с.

15. Быстров Ю.А. Электронные приборы и устройства на их основе. - М.: ИП РадиоСофт, 2002. - 656 с.

16. Щука А.А. Электроника. СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 800 с.

17. Микросхемы АЦП и ЦАП. Справочник. - М.: Изд. дом «Додэка - XXI», 2005. - 432 с.

18. Пирогова Е.В. Проектирование и технология печатных плат. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. - 560 с.

19. Бараночников М.Л. Микромагнитоэлектроника. Т.1. - М.: ДМК Пресс, 2001. - 544 с.

20. Боридько С.И. Метрология и электрорадиоизмерения в телекоммуникационных системах. - М.: Горячая линия-Телеком, 2007. - 374с.

Размещено на Allbest.ru

...