Автоматизация дегазации нефти
Автоматизация технологических процессов как один из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда. Осуществление дегазации нефти с целью отделения газа от нефти. Описание функциональной схемы автоматизации дегазации нефти.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.03.2016 |
| Размер файла | 234,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Введение
- 1. Технологический процесс автоматизации дегазации нефти
- 1.1 Состав оборудования
- 1.2 Электротехническая часть
- 1.3 Автоматизация технологического процесса
- 2. Существующие схемы автоматизации
- 2.1 Структурная схема автоматизации
- 2.2 Функциональная схема автоматизации
- 2.3 Принципиальные электрические схемы
- 3. Обоснование необходимой структуры автоматизации
- 4. Описание разработанной функциональной схемы автоматизации дегазации нефти
- 5. Блок нормализации сигналов от датчиков и ввода их в УВМ
- 6. Ввод данных от аналоговых ИП в память МСУ
- 7. Формирование сигналов прерывания в микропроцессорной САУ
- 8. Блок клавиатуры, индикации и формирования векторов прерывания
- 9. Устройство вывода сигналов на ИМ, графопостроитель и печать
- 10. Функционирование подсистем автоматизированного участка
- 10.1 Формирование и вывод управляющих сигналов на ИМ
- Выводы
- Список использованных источников
Введение
Автоматизация технологических процессов является одним из решающих факторов повышения производительности и улучшения условий труда. Все существующие и строящиеся промышленные объекты в той или иной степени оснащаются средствами автоматизации. При массовом производстве изделий особенно актуальна автоматизация сборки.
В настоящее время на промышленных предприятиях при автоматизации технологических процессов и объектов широко используются микропроцессорные комплексы. Это связано с рядом положительных особенностей микропроцессоров как элементов управляющих устройств систем автоматизации, основными из которых являются программируемость и относительно большая вычислительная мощность, сочетающиеся с достаточной надёжностью, малыми габаритными размерами и стоимостью.
В курсовом проекте приведены функциональная схема автоматизации хромирования изделий и схемы модулей, устройств и отдельных фрагментов микропроцессорной систем управления технологическим процессом. Это составляет основную часть микропроцессорной системы управления.
Рассматриваемые микропроцессорные схемы позволяют автоматизировать различные технологические процессы или объекты. В зависимости от производственной целесообразности для технологического процесса или объекта автоматизации выбирается необходимое количество систем местного и дистанционного контроля, систем регулирования, управления, сигнализации и диагностирования при нормальной работе оборудования и при плановом или аварийном его запуске и остановке.
Модули и блоки, рассматриваемые в курсовом проекте, согласованы для работы в комплекте с микропроцессором КР580ИК80А. Однако почти все схемы этих модулей и блоков могут использоваться при разработке системы управления с использованием микропроцессоров КР1810ВМ86, микроЭВМ КМ1816ВМ48 и др. Кроме того, все используемые в системе отечественные микросхемы имеют свои зарубежные аналоги, отличающиеся иногда даже лучшими характеристиками, в частности по быстродействию и надежности.
дегазация нефть автоматизация схема
1. Технологический процесс автоматизации дегазации нефти
Действующие на сегодня высокие мировые цены на нефть, устойчивая тенденция к их дальнейшему росту и отсутствие видимых объективных факторов к сдерживанию этого процесса заставляют большинство нефтяных компаний обращать свое внимание на ранее забытые или законсервированные мелкие, очаговые залежи этого природного ископаемого.
Общепринятая технология сбора добытой из недр жидкости с кустов на централизованных пунктах подготовки нефти для таких случаев не выгодна и очень затратна. Это вызвано, в первую очередь, необходимостью связывать добывающие скважины сетью дорогостоящих трубопроводов. Кроме того, существующая нефтепромысловая практика предполагает отделение свободной воды как можно раньше (до поступления продукта на установки подготовки нефти), так как нагрев этой воды связан с большим расходом тепла. Оказывается, гораздо практичнее непосредственно на местах вести первичное выделение нефти и автотранспортом доставлять ее на центральные пункты сбора товарной нефти. Целесообразность такого способа тем выше, чем больше расстояния до центров подготовки и значительнее обводненность нефти.
Основной технологической установкой начальной обработки поступающей с добывающей скважины жидкости является нефтегазосепаратор (НГС). Для решения задач освоения мелких месторождений достаточно НГС, небольшой буферной емкости и узла отпуска нефти в автоцистерны. Такая локальная технологическая установка нуждается в автономном управляющем комплексе. Основным объектом автоматизации является НГС, в котором под давлением 4 - 6 атм. происходит выделение из поступающей жидкости трех ее фаз: газа, воды и нефти. Технология процесса сепарации, обычно, требует контроля за уровнем жидкости, уровнем раздела сред, давлением в секциях НГС с последующим регулированием по этим параметрам.
Отличительными особенностями такого контроля являются взрывоопасные условия и работа с аппаратами под давлением.
Из нефтяных скважин в общем случае извлекается сложная смесь, состоящая из нефти, попутного нефтяного газа, воды и механических примесей (песка, окалины и проч.). В таком виде транспортировать продукцию нефтяных скважин по магистральным нефтепроводам нельзя. Во-первых, вода - это балласт, перекачка которого не приносит прибыли. Во-вторых, при совместном течении нефти, газа и воды имеют место значительно большие потери давления на преодоление сил трения, чем при перекачке одной нефти. Кроме того, велико сопротивление, создаваемое газовыми шапками, защемленными в вершинах профиля и скоплений воды в пониженных точках трассы. В-третьих, минерализованная пластовая вода вызывает ускоренную коррозию трубопроводов и резервуаров, а частицы мехпримесей - абразивный износ оборудования. Целью промысловой подготовки нефти является ее дегазация, обезвоживание, обессоливание и стабилизация.
Целью промысловой подготовки нефти является ее дегазация, обезвоживания, обессоливания, стабилизация. Дегазация нефти осуществляется с целью отделения газа от нефти. Аппарат, в котором это происходит, называется сепаратор, а процесс называется сепарацией.
Процесс сепарации осуществляется в несколько этапов (ступеней). Чем больше этапов сепарации, тем больше дегазированной нефти из одного и того же количества пластовой жидкости. Однако при этом увеличивается капиталовложения. Число ступеней ограничивают 2-3.
Сепараторы бывают:
? горизонтальные
? вертикальные
? турбосепаратор
? гидроциклонный сепаратор
? цилиндрический сепаратор
? гравитационный.
В различных сепараторах нефть от газа и воды отделяют для:
? получения нефтяного газа используемого как химическое сырье или топливо
? отделения воды при добыче нестойких эмульсий;
? уменьшение, перемешивание нефтегазового потока при перемешивании гидравлических сопротивлений, а также возможности образования нефтяных эмульсий
? разложение образующейся пены;
? уменьшение пульсации давления при транспортировании нефтегазоводяной смеси по сборным коллекторам расположенным на ДНС и УПН.
В нефтяных сепараторах любого типа различают 4 секции:
основная сепарационная секция, служащая для отделения нефти от газа;
осадительная секция в которой происходит дополнительное выделение пузырьков газа;
секция сбора нефти предназначена как для сбора, так и для вывода нефти из сепаратора;
каплеуловительная секция. Верх секции служит для улавливания мельчайших капелек жидкости уносимых потоком газов в газопровод.
Работа сепараторов любого типа характеризуется 3мя показателями:
? Степенью разгазирования нефти;
? Степенью очистки газа поступающего в газопровод от капелек нефти;
? Степень очистки нефти поступающей в нефтепровод от пузырьков газа.
Эффективность работы по степени очистки зависит от следующих показателей: количество капельной жидкости уносимой потоком газа из каплеуловительной секции и число пузырьков газа уносимых потоком нефти из секции сбора нефти. Чем меньше величина этих показателей, тем больше эффективность работы сепаратора.
Степень технического совершенства сепаратора характеризуется 3 показателями:
? минимальным диаметром капель жидкости задерживаемых в сепараторе;
? максимум дополнительной скорости газового потока в свободном сечении или каплеуловительной секции сепаратора;
? времени пребывания жидкости в сепараторе, за которой происходит дополнительное разделение свободного газа от жидкости.
Установки подготовки нефти УПН предназначены для предварительного разделения добываемой продукции нефтяных скважин на нефть, газ и пластовую воду с последующей очисткой, замером, откачкой продукции по трубопроводу, а также для окончательной подготовки нефти до товарного качества.
Установки УПН могут эксплуатироваться в районах со средней температурой самой холодной пятидневки до минус 60°С.
Оборудование выполняется в климатическом исполнении УХЛ, ХЛ, категория размещения 1 по ГОСТ 15150 - 69.
Таблица 1 - Основные показатели назначения работы
|
Производительность УПН |
по жидкости, м3/сут |
до 30 000 |
|
|
по газу, млн. м3/сут |
0,1…3,0 |
||
|
Давление |
на входе в УПН, МПа |
до 4,0 |
|
|
расчетное, МПа |
4,0 |
||
|
на выходе с УПН, МПа |
Согласно требованиям заказчика |
||
|
Рабочая среда |
Нефть, газ попутный нефтяной, вода пластовая |
||
|
Газовый фактор, м3/м3 |
до 1500 |
||
|
Плотность нефти при 20 ?С, кг/м3 |
800-920 |
||
|
Плотность пластовой воды, кг/м3 |
1000-1050 |
||
|
Обводненность нефти на входе, % объемных |
не лимитируется |
||
|
Обводненность нефти на выходе, % объемных |
0,5 |
1.1 Состав оборудования
Разработка технологической схемы, подбор технологического оборудования и изготовление УПН выполняется в зависимости от физико-химических свойств поступающей на УПН газожидкостной смеси и требований к качеству подготовки, требуемой производительности установки, условий эксплуатации и индивидуальных требований заказчика.
Технологический цикл УПН может включать в себя следующие основные этапы: сепарация от газа (дегазация) нефти, стабилизация нефти, подогрев, обезвоживание и обессоливание нефти.
В зависимости от физико-химических свойств и качества конечной продукции, установки подготовки нефти комплектуются следующим оборудованием: блок гребенки; блок тестового сепаратора; нефтегазовый сепаратор; нефтегазовый сепаратор со сбросом воды; нагреватель нефти; аппарат подготовки пластовой воды; газовый сепаратор; блок насосной внешней и внутренней перекачки нефти; блок насосной перекачки воды; блочная кустовая насосная станция; измерительно-регулирующий блок; блок коммерческого (оперативного) учета нефти; узел учета газа; узел учета воды; факельная установка; буферные и дренажные емкости; резервуары; блок ЩСУ; операторная; мехмастерская; химлаборатория; системой современных средств автоматизации (преобразователи расхода, температуры, избыточного и дифференциального давления, уровнемеры и сигнализаторы уровня и т.п.); запорно-регулирующей арматурой, включая задвижки, шаровые краны, регуляторы расхода и давления, обратные и предохранительные клапаны и т.д.; разрабатывается программное обеспечение и т.д.
1.2 Электротехническая часть
Энергоснабжение УПН осуществляется от внешнего источника. В составе электрооборудования УПН предусматриваются посты ручного местного управления системами вентиляции, электрообогрева и освещения. УПН оборудована полным комплектом кабельных конструкций и кабельной продукцией.
1.3 Автоматизация технологического процесса
Технологическое оборудование УПН комплектуется местными контрольно-измерительными приборами,http://www.uralts.ru/production/catalog/YPN_2. JPG первичными и вторичными преобразователями для автоматического контроля и управления всеми технологическими параметрами: давление, температура, уровень в сепараторах, расход воды.
В блоке управления располагается система автоматического управления на базе контроллеров Direct Logic, Siemens и др. с программным обеспечением для контроля и управления УПН.
2. Существующие схемы автоматизации
Существующие схемы автоматизации включают в себя следующие: структурные, функциональные и принципиальные.
2.1 Структурная схема автоматизации
При разработке проекта автоматизации в первую очередь необходимо решить, с каких мест те или иные участки объекта будут управляться, где будут размещаться пункты управления, операторские помещения, какова должна быть взаимосвязь между ними, то есть необходимо решить вопросы выбора структуры управления. Под структурой управления понимается совокупность частей автоматической системы, на которые она может быть разделена по определенному признаку, а также пути передачи воздействий между ними. Графическое изображение структуры управления называется структурной схемой.
На структурной схеме отображаются в общем виде основные решения проекта по функциональной, организационной и техническим структурам автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) с соблюдением иерархии системы и взаимосвязи между пунктами контроля и управления, оперативным персоналом и технологическим объектом управления. Принятые при выполнении структурной схемы принципы организации оперативного управления технологическим объектом, состав и обозначения отдельных элементов структурной схемы должны сохраняться во всех проектных документах на АСУ ТП, в которых они конкретизируются и детализируются.
На структурной схеме показываются:
а) технологические подразделения автоматизируемого объекта (отделения, участки, цехи);
б) пункты контроля и управления (местные щиты, операторские и диспетчерские пульты и т.д.);
в) технологический персонал и специализированные службы, обеспечивающие оперативное управление и нормальное функционирование технологического объекта;
г) основные функции и технические средства, обеспечивающие их реализацию в каждом пункте контроля и управления;
д) взаимосвязь подразделений технологического объекта, пунктов контроля и управления и технологического персонала между собой и с вышестоящей системой управления.
2.2 Функциональная схема автоматизации
Функциональная схема является основным техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащения объекта управления приборами и средствами автоматизации.
При разработке функциональных схем автоматизации технологических процессов необходимо решить следующее:
получение первичной информации о состоянии технологического процесса и оборудования;
непосредственное воздействие на технологический процесс для управления им;
стабилизация технологических параметров процесса;
контроль и регистрация технологических параметров процессов и состояния технологического оборудования.
Указанные задачи решаются на основании анализа условий работы технологического оборудования, выявленных законов и критериев управления объектом, а также требований, предъявляемых к точности стабилизации, контроля и регистрации технологических параметров, к качеству регулирования и надежности.
Технологическое оборудование при разработке функциональных схем должны изображаться упрощенно, без указания отдельных технологических аппаратов и трубопроводов вспомогательного назначения. Однако изображенная таким образом технологическая схема должна давать ясное представление о принципе ее работы и взаимодействии со средствами автоматизации.
Приборы и средства автоматизации показываются в соответствии с ГОСТами.
2.3 Принципиальные электрические схемы
Принципиальные электрические схемы определяют полный состав приборов, аппаратов и устройств (а также связи между ними), действие которых обеспечивает решение задач управления, регулирование, защиты, измерения и сигнализации. Принципиальные схемы служат основанием для разработки других документов проекта: монтажных таблиц щитов и пультов, схем внешних соединений и др.
Эти схемы служат также для изучения принципа действия системы, они необходимы при производстве наладочных работ и в эксплуатации.
При разработке систем автоматизации технологических процессов принципиальные электрические схемы обычно выполняют применительно к отдельным самостоятельным элементам, установкам или участкам автоматизируемой системы.
Принципиальные электрические схемы управления, регулирования, измерения, сигнализации, питания, входящие в состав проектов автоматизации технологических процессов, выполняют в соответствии с требованиями ГОСТов по правилам выполнения схем, условным графическим обозначениям, маркировке цепей и буквенно-цифровым обозначениям элементов схем.
3. Обоснование необходимой структуры автоматизации
Рациональное управление и совершенствование процессов и проведение их в режимах, близких к оптимальному, невозможно осуществить без автоматизации этих процессов.
Однако определение экономического оптимума при наличии ряда технологических ограничений и переменных условий производства (способа и типа сборки) представляет чрезвычайно трудную задачу. Варианты схем автоматизации необходимо выбирать в зависимости от вида производства, конфигурации и габаритных размеров собираемых изделий и т.д.
Применяя средства автоматизации, широко используемые в отечественной промышленности, существует возможность полностью автоматизировать весь процесс хромирования изделий. Эта задача достигается применением при автоматизации процесса хромирования микропроцессорной вычислительной техники. Широкий набор аппаратных средств и богатый опыт создания микропроцессорных систем автоматического управления позволяют в полной мере автоматизировать дегазацию нефти.
Достоинства микропроцессорных систем управления:
1) многократно увеличивается объем информации об объекте управления;
2) управление с микропроцессорной системы управления производится по вычисляемым параметрам, а не по отдельным параметрам, по сложным алгоритмам управления;
3) улучшается качество управления по точности, по быстродействию, увеличивается устойчивость системы;
4) функциональная схема автоматизации с использованием МСУ является фактически одной системой управления, которая содержит множество подсистем;
5) существует возможность подключения МСУ к ЭВМ высшего ранга.
При разработке функциональной схемы автоматизации вся система разбивается на ряд подсистем в зависимости от выполняемой функции. Различают подсистемы местного, дистанционного контроля, сигнализации и управления.
В данном курсовом проекте необходимо разработать процесс автоматического дегазации нефти.
Требуется предусмотреть в проекте:
систему измерения и регулирования давления;
систему контроля и регулирования уровня воды;
систему контроля и регулирования уровня нефти.
4. Описание разработанной функциональной схемы автоматизации дегазации нефти
На первом листе графического материала курсового проекта показана схема автоматизации дегазации нефти, которая содержит:
1 - сепаратор;
2 - вентиль для нефтегазовой смеси;
3 - вентиль для газа;
4 - вентиль для нефти;
5 - вентиль для воды;
Данная система содержит:
систему измерения и регулирования давления;
систему контроля и регулирования уровня воды;
систему контроля и регулирования уровня нефти.
5. Блок нормализации сигналов от датчиков и ввода их в УВМ
В блок нормализации сигналов датчиков и ввода их в МСУ входят:
модуль ограничения аналоговых сигналов по максимуму и выбора необходимой чувствительности аналоговых измерительных преобразователей на резисторах R1 - R27 (нечетные номера), R2 - R28 (четные номера) и стабилитронах DV1 - DV14;
модули усиления и фильтрации аналоговых сигналов Е1.1 - E1.14;
модули формирования инициативных сигналов от аналоговых датчиков Е2.1 - Е2.4;
модули ввода в MСУ дискретных сигналов Е.3.1 - Е3.14;
модуль коммутаторов, АЦП и параллельного интерфейса ввода аналоговых сигналов от ИП а МСУ;
разъемы XI, Х2, ХЗ, Х6, Х7, Х8, Х9.
Разъем X1 содержит электрические цепи D0 - D7, А0, А1, I/OR и I/OW и другие и обеспечивает управление работой параллельного интерфейса DD10, АЦП DC11 и коммутаторов DD6, DD7, DD8. Все эти устройства входят в модуль под названием "Модуль коммутаторов, АЦП и параллельного интерфейса ввода аналоговых сигналов от ИП в МСУ". К этому же модулю подключен также разъем Х2 с линиями связи 12 - ВК107 и Р1.5 - READY внешний.
На разъем Х3 выводятся инициативные аналоговые сигналы от компараторов Е2.1 - Е2.6 Этим сигналам присваивается обозначение IR7 - IR11 для последующего подключения к входам контроллеров прерывания.
Разъем Х6 предназначен для подключения аналоговых датчиков. Аналоговые сигналы от датчиков должны иметь токовый выход 0-5 мA. На входном разъеме Х, указывают обозначение измерительного преобразователя (датчика), или преобразователя сигналов, от которого сигнал подается в МСУ, и номер позиции.
Для усиления аналоговых сигналов от измерительных преобразователей, а также для уменьшения пульсаций сигналов и недопущения прохождения в МСУ колебаний частотой 50 и 100 Гц используются входные модули усиления и фильтрации аналоговых сигналов Е1.1 - Е1.14. Развернутая схема модуля содержит три операционные усилителя DA1 - DA3 типа К140УД1В, режекторный (заграждающий) Т-образный RC - мостовой фильтр, настроенный на 50 Гц, и Т-образный фильтр низкая частот с частотой среза 5.0 Гц.
Усилители DA1 - DA3 имеют по два входа прямой и инверсный. На усилитель DA1 входной сигнал подается на инверсный вход. Через резистор R52 осуществляется положительная обратная связь, На выходе усилителя DA1 сигнал инвертируется. Инвертирование сигнала обеспечивает дополнительное ограничение сигнала по максимуму. На усилитель DA2 входной сигнал поступает на прямой вход, а сигнал обратной связи - инверсный вход, что обеспечивает отрицательную обратную связь (улучшающую качество выходного сигнала).
Усилитель DA3 включен аналогично усилителю DA1 с положительной обратной связью через конденсатор С6. Резисторы R51, R57, R62 являются резисторами смещения рабочей точки усилителей. Резисторы R52, Р.58, R60, R61 обеспечивают обратную связь сигналов по постоянному току, а конденсаторы С4 и С6 - обратную связь для сигналов переменного тока.
Резисторы R1 и R2 предназначены для формирования потенциала рабочей точки на входе микросхемы DD5.1 типа К155ЛН1 и для ее четкого срабатывания при изменении состояния контакта дискретного датчики или другого устройства, подключаемого к линии связи 1. Когда контакт, соединенный с линией связи 1, разомкнут и не соединяет линию связи 1 с корпусом модуля, тогда на выходе модуля в линии 140 U=1, а когда этот контакт замкнут и линия связи 1 соединена с корпусом модуля, тогда в линии 140 U=0. Значения логических сигналов на выходе модуля согласованы для работы в схемах с микропроцессором КР560ИК80А.
Конденсатор С1 предназначен для исключения ложных срабатываний микросхемы DD5.1, то есть защищает модуль от "дребезга" контакта, который подключается к линии связи 1.
Резистор R3 предназначен для отвода потенциала с линии связи 140 на корпус, когда выход элемента DD5.1 переключается в нулевое состояние.
На выходе усилителя DA3 установлен Т - образный фильтр низших частот (пропускает на выход низкие частоты) на резисторах R59 и R61 и конденсаторе С5.
При автоматизации технологических процессов иногда требуется пассивные аналоговые сигналы, поступающие в МСУ через модули усиления и фильтрации, преобразовать в инициативные сигналы. Такая необходимость возникает, например, при организации световой и звуковой сигнализации или при переходе на подпрограмму для выполнения необходимого технологического регламента. По каждому регулируемому параметру при разработке систем автоматизации и управления обычно предусматривается по четыре сигнала. Первые два сигнала выводятся на сигнализацию о том, что значение регулируемого параметра выше или ниже рекомендуемого предела, то есть используется как предупредительная сигнализация об отклонении технологических параметров от нормального хода. Вторая пара сигналов обеспечивает аварийную сигнализацию, которая выводится или только на пульт управления, или осуществляет также и аварийные переключения исполнительных механизмов или приводов технологического оборудования. Кроме сигналов на сигнализацию от каждого из аналоговых датчиков могут формироваться дополнительно по одному или по несколько инициативных сигналов различного уровня.
Чтобы МСУ могла выполнять операции включения или выключения технологического оборудования по инициативным сигналам от аналоговых датчиков, сигналы от этих датчиков в проектируемой системе управления должны подаваться на входы контроллеров прерывания.
Аналоговый сигнал от аналогового измерительного преобразователя поступает на инверсный вход дифференциального усилителя DA1 типа К140УД6. Необходимый уровень входного сигнала, при котором должен сработать усилитель DA1 и изменить на выходе логический сигнал, задается резисторами R66 и R67. Резисторы R66 и R67 соединены между собою как делители напряжения, подключенные к источнику питания +5 В. От точки соединения этих резисторов между собою отводится потенциал на прямой вход усилителя DA1.
Так как сигнал от измерительного преобразователя поступает на инверсный вход усилителя DA1, тогда при входном сигнале большем, чем заданный электрический потенциал резисторами R66 и R67, на выходе модуля формирования инициативного сигнала появляется логический сигнал равный единице. Если же сигнал от измерительного преобразователя меньше заданного потенциала резисторами R66 и R67, тогда на выходе модуля формируется сигнал/ равный логическому нулю. Резистор R65 обеспечивает утечку электрического тока на корпус из линии 89 (резистор утечки с базы входного транзистора усилителя). Резистор R68 и диод VD27 обеспечивают передачу сигнала обратной связи, а резистор R69-буферный, сглаживающий выходной сигнал.
Стабилитрон VD2 ограничивает выходное напряжение модуля формирования инициативного сигнала по максимальному значению, равному 5 В.
Модуль преобразования аналоговых сигналов от датчиков в цифровые коды и ввода их в МСУ содержит параллельный интерфейс DD10 (К580ИК55), аналого-цифровой преобразователь (АЦП DD11 (К1113ПВ1А), усилитель DD9 (К140УД1А) и три коммутатора (мультиплексора) DD6, DD7, DD8 типа K590KM6. Каждый из этих мультиплексоров может осуществлять подключение к АЦП от 1 до 8 аналоговых датчиков. К проектируемой МСУ подключено 16 аналоговых датчиков, поэтому используем три мультиплексора.
При использовании в проектируемой МСУ от одного до четырех мультиплексоров и одного параллельного интерфейса, порты А и С (16 каналов) этого параллельного интерфейса используются для управления мультиплексорами, а порт В - для ввода сигналов от АЦП.
Мультиплексор содержит восьмиразрядный коммутатор 8-1 (8 в 1) для восьми входных линий I0 - I7 и выходной линии О и дешифратор 3-8 (3 в 8) с адресными входами А0, А1, А2 и входом сигнала разрешения EN. Таким образом, от кода на адресных входах дешифратора зависит, какая из входных линий I0 - I7 мультиплексора соединится с выходной линией мультиплексора О.
Аналого-цифровой преобразователь DD11 типа К1113ПВ1А имеет следующие выводы: D0 - D9 - выводы 10-разрядного кода сигнала (для 9-разрядных процессоров используются любые 8 выводов); I - вход аналогового сигнала; GND, GND - ноль аналогового выхода I ноль цифрового выхода, 0 - сигнал управления сдвигом на ноль регистра цифрового кода; CLR/RX - сигнал низкого уровня на этом выходе указывает на готовность - приема данных внешним устройствам из АЦП (этот сигнал поступает от DD10); RDY-сигнал низкого уровня на этом выходе указывает на готовность данных на выходам DO - D9 (этот сигнал выдается АЦП и поступает по линии Р1.5 на микропроцессор).
Сущность работы модуля преобразования аналоговых сигналов от датчиков в цифровые коды и ввода их в МСУ состоит в следующем. По команде от таймера срабатывает контроллер прерывания и переводит микропроцессор (МП) на обслуживание конкретной группы датчиков по вводу от них информации в МСУ. По этой подпрограмме МП передает в параллельный интерфейс DD10 все необходимые управляющие слова для программирования его портов А, В и С, а также выводит в порт и (А0 - А7) и порт С (СО - С2) код для включения пути прохождения сигнала от датчика до АЦП с помощью коммутаторов.
Подается при этом также от DD10 сигнал РСЗ на коммутатор DD8 и АЦП DD11. Таким образам, аналоговый сигнал поступает в АЦП и преобразуется в цифровой код. К этому моменту МП также открывает пути прохождения цифрового кода с АЦП через порт В DD10 в МП и МП становится в режим ожидания сигнала RDY от АЦП, что данные на шину выставлены. После получения сигнала RDY по линии Р1.5 МП возвращается из подпрограммы в исходную программу.
Разъём Х7 предназначен для ввода дискретных сигналов.
Разъём Х8 обеспечивает вывод дискретных сигналов от модулей ввода дискретных сигналов Е3.1 - Е3.14 на сигнализацию или обычную блокировку (без контроллеров прерывания микропроцессорной системы управления).
Через разъём Х9 осуществляется вывод сигналов от аналоговых датчиков через компараторы Е2.1 - Е2.4 на сигнализацию или в цепи блокировки.
Модуль ограничения аналоговых сигналов по максимуму и выбора необходимой чувствительности измерительных преобразователей (ИП) представленный на листе 2, содержит резисторы R1 - R27 (нечётные номера), R2 - R28 (чётные номера) и стабилитроны VD1 - VD14.
Измеряемое давление Рвх поступает на ИП, а выход ИП подключён на резистор R1. По резистору R1 протекает ток от ИП давления и создаётся падение напряжения. С помощью резистора R1 формируется необходимое значение выходного сигнала Uвых. Отношение изменения выходного сигнала ИП к изменению входного параметра представляет в данном примере чувствительность измерительного преобразователя давления. Перемещение ползунка резистора R1, изменяет чувствительность ИП. Для исключения прохождения в МСУ сигнала выше допустимого значения установлен стабилитрон VD1 между линиями 45 и 0V. Он пропускает ток из линии 45 в линию 0V, если разность напряжений превышает 4.5В.
6. Ввод данных от аналоговых ИП в память МСУ
1. Ввод данных от аналоговых ИП в память МСУ производится по подпрограммам, на которые переходит центральный процессор.
2. Переход микропроцессора на подпрограмму может происходить когда: а) если подпрограмма вызывается основной программой; б) проходит заданный промежуток времени для ввода информации, определённый обычно таймером; в) поступают инициативные сигналы от аналоговых или дискретных датчиков через контроллер прерывания; г) по заданию оператора.
3. Ввод данных от аналоговых ИП В МСУ может происходить без систем выборки и хранения как в КП, так и с такими системами. Системы выборки и хранения используют тогда, когда необходимо зафиксировать быстро изменяющиеся процессы.
4. Передача данных от ИП может происходить побайтно с помощью параллельных интерфейсов (КР580ИК55) или побитно с помощью последовательных интерфейсов (КР580ИК51).
5. Программируемый параллельный интерфейс (ППИ) (КР580ИК55) PPI имеет три порта А, В, С, которые объединены в 2 группы: а) группа А - входит порт А и С4 - С7 порта С; б) группа В - порт В и С0 - С3 порта С.
6. ППИ имеет кроме регистров портов А, В и С регистр управляющего слова РУС. Это регистр 2-х байтный, т.е.16-разрядный. В него может быть записано:
а) первый байт - управляющее слово первого типа;
б) во второй байт записывается управляющее слово второго типа.
7. В блоке управления ППИ имеются выводы: RD - чтение данных; WR - запись данных; CS - выбор кристалла; RES - сброс. Этот сигнал сбрасывает на нули все регистры А, В, С и РУС и устанавливает все порты А, В, С на ввод. А0, А1 - адресные входы - младшие адреса шины адреса микропроцессора. Задают доступ к портами задается в соответствии с таблицей 2.
Таблица 2 - Программирование портов параллельного интерфейса
|
CS |
А1 |
А0 |
Назначение |
|
|
0 |
0 |
0 |
Порт А-ввод/вывод |
|
|
0 |
0 |
1 |
Порт В-ввод/вывод |
|
|
0 |
1 |
0 |
Порт С-ввод/вывод |
|
|
0 |
1 |
1 |
Запись в РУС |
8. ППИ может быть запрограммирован и работать в одном из 3-х режимах: а) режим 0 - основной (простой) режим ввода - вывода информации; б) режим 1 - стробируемый режим ввода - вывода информации; в) режим 2 - режим двунаправленной шины.
9. Для инициализации ППИ используют два типа управляющих слов:
а) УС первого типа или УС режима работы;
б) УС второго типа или УС манипуляции с битами.
10. Формат УС первого типа имеет вид:
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
D7=1 - для УС первого типа;
D6, D5 - режим 0 - 00, режим 1 - 01, режим 2 - 10;
D4 - порт А (РА7 - РА0): ввод - 1, вывод - 0;
D3 - порт С (РС7 - РС4): ввод - 1, вывод - 0;
D2 - группа В: режим 0 - 0, режим 1 - 1;
D1 - порт В (РВ7 - РВ0): ввод - 1, вывод - 0;
D0 - порт С (РС3 - РС0): ввод - 1, вывод - 0.
11. Формат УС второго типа:
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
D7=0 - для УС первого типа;
D6, D5, D4 - всегда вводятся нули;
D3, D2, D1 равны соответственно N2, N1 и N0 - двоичному номеру разряда порта С:
Таблица 3 - Программирование порта С параллельного интерфейса
|
000 |
001 |
010 |
011 |
100 |
101 |
110 |
111 |
N2 N1 N0 |
|
|
C0 0 |
C1 1 |
C2 2 |
C3 3 |
C4 4 |
C5 5 |
C6 6 |
C7 7 |
Разряд порта С |
12. УС для DD10 (лист 2) параллельного интерфейса для ввода информации от аналоговых ИП.
12.1 Порт А - работает на вывод информации, а именно: а) по линиям РС0 - РС2 идёт выбор одного из 8 датчиков по линиям 89-96 (DD6). РС3 активизирует DD6.
12.2 Выводы порта А и порта С (С7 - С4) не используются.
12.3 Порт В (РВ0 - РВ7) работает на ввод информации от АЦП DD11 и далее в МП.
12.4 Режим работы всех портов - режим 0.
12.5 УС первого типа имеет вид:
D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0: 1 0 0 1 1 0 1 0
12.6 Адресация портов для сигнала ВК 107 от дешифратора первой ступени: порт А - Е000Н; порт В - Е001Н; порт С - Е002Н; РУС - Е003Н.
12.7 данные от датчиков будут храниться в ОЗУ4 начиная от адреса 8С00Н (8С00Н - 1000 1100 0000 0000), см. таблицу 4. Для каждого датчика отведён один байт памяти для хранения одного байта данных.
Таблица 4 - Адресация линий датчиков
|
Номер линии от ИП |
89 |
90 |
91 |
92 |
93 |
94 |
95 |
96 |
|
|
Адрес ОЗУ |
8С00Н |
8С01Н |
8С02Н |
8С03Н |
8С04Н |
8С05Н |
8С06Н |
8С07Н |
12.8 Подпрограмма ввода данных от датчика позиция РТ-1в по линии 89 в ОЗУ4 по адресу 8С00Н (и по адресу 8С01Н для ИП по линии 90) с помощью ППИ DD10.
MVI A, 8AH; - загрузить в аккумулятор код УС 1-го вида = 8АН.
ОUT E003H; - вывести код УС в регистр РУС DD10.
MVI A, F8H; - ввод в аккумулятор МП кода числа для порта C, чтобы
выбрать путь для ввода сигнала по линии 89 через DD6.
OUT E000H; - вывод кода F8H в порт C по адресу Е000Н.
MVI A, 0FH; - ввод в аккумулятор кода числа для младшей группы РС0 - РС3
и прохождение сигнала по линии 89.
OUT E002H; - вывод в порт С кода 0FH. Если МП выполнил это, тогда
данные от датчика поступают на АЦП, а МП ожидает от АЦП
сигнала RDY по линии Р1.5 на свой вход READ (данные
готовы), т.е. если RDY=1, тогда МП вводит данные из порта В
DD10 по команде IN, т.е. происходит следующие команды
LXI, Н.
LXI H,8С00Н; - загрузить в регистр МП H и L адрес ячейки памяти 8С00Н, куда
будут направлены данные от датчика.
IN Е001Н; - ввод из порта В, его адрес Е001Н, числа из АЦП в
аккумулятор АЦП.
MOV M, A; - передать данные из аккумулятора в ячейку памяти по адресу
HL, (8С00Н).
MVI A, F9H; - ввод в аккумулятор МП кода числа для порта C, чтобы
выбрать путь для ввода сигнала по линии 90 через DD6.
OUT E000H; - вывод кода F8H в порт C по адресу Е000Н.
MVI A, 0FH; - ввод в аккумулятор кода числа для младшей группы РС0 - РС3
и прохождение сигнала по линии 90.
OUT E002H; - вывод в порт С кода 0FH. Если МП выполнил это, тогда
данные от датчика поступают на АЦП, а МП ожидает от АЦП
сигнала RDY по линии Р1.5 на свой вход READ (данные
готовы), т.е. если RDY=1, тогда МП вводит данные из порта В
DD10 по команде IN, т.е. происходит следующие команды
LXI, Н.
LXI H,8С00Н; - загрузить в регистр МП H и L адрес ячейки памяти 8С00Н,
куда будут направлены данные от датчика.
IN Е001Н; - ввод из порта В, его адрес Е001Н, числа из АЦП в
аккумулятор АЦП.
MOV M, A; - передать данные из аккумулятора в ячейку памяти по адресу
HL, (8С00Н).
6 Блок микропроцессора СУ
Входные сигналы управления на МП:
RES - сигнал сброса от внешних устройств, по этому сигналу в МП счётчик команд устанавливается на 0, а также происходит сброс триггеров разрешения прерывания и захват шин;
RDY - сигнал готовности, поступает от ВУ в МП. Сигнал U=1 указывает, что данные внешнее устройство на ЩД выставила, или, что ВУ готово принять данные;
HOLD - сигнал U=1 от ВУ указывает на то, что ВУ запрашивает захват шин системы (данных и адреса);
INT - вход сигнала запрос на прерывание от ВУ.
Выходные сигналы управления на МП:
HLDA - подтверждение захвата шин, т.е. МП выдаёт U=1 и разрешает захват шин. Это ответ на запрос HOLD;
WI - сигнал ожидания. МП выдаёт U=1 и переходит в режим ожидания;
INTE - выход сигнала разрешения прерывания при U=1. Ответ на запрос INT;
DBIN - выход сигнала приём, т.е. при U=1 на этом выходе, МП указывает, что он переходит в режим приёма, чтения данных из ВУ или памяти ОЗУ, ПЗУ;
WR - сигнал выдача, запись, т.е. при U=0 МП выдаёт байт информации для записи в ВУ или память;
SYN - сигнал синхронизации. Сигнал U=1 сопровождает начало каждого цикла работы МП;
CL1, CL2 - вход фазы 1 и фазы 2 от генератора сигнала.
Формирование основных управляющих сигналов в МСУ.
При использовании МП необходимо чётко представлять его динамику работы, т.е. взаимосвязь программа - команда - управляющие сигналы. А именно:
1. Программа для ЭВМ состоит из команд.
2. Команда - это одно или несколько действий.
3. команда обычно выполняется за 1 - 5 машинных циклов.
4. машинный цикл (М) - время, которое необходимо для извлечения 1 байта информации из памяти или выполнения одной команды длинной одного машинного слова.
5. машинный цикл состоит из 1 - 5 машинных тактов. Работа МП проходит по тактам, по сигналам от тактового генератора.
6. В МП имеется 10 различных типов машинных циклов.
7. Первым машинным циклом при выполнение любой команды МП является цикл М1 - извлечение кода команды.
8. Первым тактом в первом цикле М1 и в каждом последующем цикле всегда является такт выдачи МП на магистраль данных 8 - разрядного слова состояния (СС).
9. Назначение каждого разряда в слове состояние и форма СС приведены в таблице. О - выход сигнала из регистра DD12. МП с использованием своих сигналов от РСС фактически управляет всеми операциями.
Таблица 5 - Алгоритм работы микропроцессора при каждом из 10 циклов работы
Дешифраторы адресов МСУ.
В МСУ доступ ко всем ячейкам памяти ОЗУ и ПЗУ, ВУ производится с помощью дешифраторов адреса. Каждый имеет свой адрес.
В МСУ дешифраторы делятся на две ступени: А15 - А12 - (дешифратор DD1) - обрабатывают 4 старших разряда адресной линии, т.е. это первая ступень дешифраторов в МСУ; А11 - А0 - вторая ступень дешифраторов адреса в МСУ. А11 - А10 - эти 2 разряда обрабатывают дешифраторы DD6 и DD5. А9 - А0 - некоторые из этих разрядов совместно с DD1 используются для доступа к таймерам, контроллерам прерывания, а также к портам интерфейса, таймеров. Это также вторая ступень дешифратора.
Дешифратор адреса первой ступени.
Микропроцессор КР580ИК80А имеет шину адреса, содержащую 16 линий, то есть 16 - разрядную адресную шину А0 - А15. Старшими разрядами являются А15, А14, а младшие А1, А0. В проектируемой МСУ используется, в основном, двухуровневая структура адресации. В качестве дешифратора первой ступени DD1 выбран дешифратор - демультиплексор К155ИД3 (DD1). Он преобразует двоичный код, подаваемый на четыре входа 20 - 23, в унарный (одиночный) сигнал на одном из выходов 0 - 15, то есть является дешифратором 4 на 16. Сигналы разрешения работы дешифратора подаются на входы EN1 и EN2. Структура дешифратора - демультиплексора К155ИД3 содержит 4 инвертора, 16 логических элементов И на 5 входов и один элемент НЕ-И на два входа.
Четыре старших разряда адреса А15 - А12 от микропроцессора по линиям 3 - 6 подключены на входы 20 - 23 дешифратора первой ступени DD1. В зависимости от кода на этих входах формируется низкий уровень на одном из выходов DD1. Эти сигналы поступают на следующие элементы:
Сигналы 12 и 13, а также сигналы 16 и 17 подаются на управление дешифраторами DD5 и DD6 второй ступени для формирования сигналов доступа к кристаллам соответственно ПЗУ и ОЗУ. Сигналы 12 и 16 при этом проходят дополнительно через инверторы DD14.6 и DD15.4 на линии связи 42 и 110.
Сигнал 107 через разъём с надписью ВК107 поступает на параллельный интерфейс DD10, который обслуживает АЦП и входные коммутаторы.
Сигнал 108 с надписью на разъёме ВК108 поступает на дешифраторы адреса выбора контроллеров прерывания, расположенных в блоке клавиатуры и индикации.
Сигнал 18 поступает на дополнительный третий интерфейс (при его необходимости) вывода сигналов на исполнительные механизмы.
Сигнал 19 подаётся на параллельный интерфейс DD6 вывода информации (сигналов) на ИМ и на графопостроитель.
Сигнал 105 подаётся на параллельный интерфейс DD1 вывода информации из МСУ на ИМ и печать. Сигнал 106 поступает на дешифраторы таймеров.
Сдвоенный дешифратор DD5, DD6.
1. В проектируемой МСУ эти микросхемы используются в качестве дешифраторов 2 ступени, а именно доступа к памяти ПЗУ1 - ПЗУ8 через DD5; ОЗУ1 - ОЗУ8 через DD6.
2. После включения питания в МСУ на всех линиях адреса А0 - А15 от МП DD2 поступают сигналы U=0. Сигналы с А12 - А15 поступают на дешифратор 1 ступени DD1. При нулевых значениях на этих 4 выходах на выходе DD1, на линии 12 U=0, а на всех остальных U=1.
В таблице 6 отражена работа дешифратора - демультиплексора типа К155ИД4. Нулями отмечены сигналы низкого уровня, появляющиеся на выходах дешифратора в зависимости от сигналов разрешения и сигналов на адресных входах. Единичные состояния выходов дешифратора в таблице не отмечены. Из таблицы состояния видно, что вторая группа сигналов не формируется на выходе дешифратора сигналов низкого уровня, а третья группа формирует сигналы низкого уровня на двух выходах одновременно. Таким образом, рабочее состояние дешифраторов в проектируемой МСУ будет обеспечиваться сочетанием входных сигналов первой и четвёртой групп.
Таблица 6 - Состояния дешифратора - демультиплексора типа К155ИД4
|
Входы |
Выходы |
|||||||||||||
|
EN1 |
EN2 |
SEL1 |
SEL2 |
A0 |
A1 |
2.0 |
2.1 |
2.2 |
2.3 |
1.0 |
1.1 |
1.2 |
1.3 |
|
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||||||||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
||||||||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
||||||||
|
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
||||||||
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||||||||
|
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
|||||||||
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
|||||||||
|
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
|||||||||
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
|||||||
|
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|||||||
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
0 |
|||||||
|
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
0 |
|||||||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
||||||||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
0 |
1 |
0 |
||||||||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
||||||||
|
1 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
0 |
3. Сигнал по линии 12 U=0 проходит инвертор DD14.6 и по линии 110 поступает на вход EN1 как сигнал U=1. На втором выходе DD1 и в линии 13 U=1. Этот сигнал поступает на EN2 DD5; Т.о. на оба входа EN1 и EN2 идут сигналы равные 1. Тогда согласно таблице состояний будет обеспечен доступ к выходам 1.0 - 1.3 или это доступ к ПЗУ1 - ПЗУ4.
4. На линиях А10 - А11 МП U=0. Эти линии проходят через буфер адреса DD16 по линиям 48 и 49. Эти линии поступают на входы А0, А1 DD5 или DD6. При нулевых значениях на этих линиях согласно таблице будет доступ к выходу 1.0, т.е. к ПЗУ1. Таким образом, после включения системы в работу, после подачи питания сразу происходит доступ к ПЗУ1, где может быть адрес какой-то подпрограммы, которая автоматически выполняется. Например, подпрограммы готовности системы к восприятию данных.
5. Если МП выдаёт на линиях А15 - А12 код 0001. Этот код поступает на дешифратор DD1 и тогда на выходе О2 и в линии 13 U=0, а во всех остальных линиях и в линии 12 DD1 U=1. Сигнал 12 инвертор DD14.6, поэтому на обоих входах EN1, EN2 DD5 U=0, согласно таблице будет доступ к выходам 2.0 - 2.3 или в зависимости от кода на линиях А0, А1 по линиям 48, 49 от адресных линий А10, А11 DD16, будет доступ к ПЗУ5 или ПЗУ8. Аналогично идёт доступ к ОЗУ1, ОЗУ5 по сигналам линий 16 и 17 (выходы 9 и 10 DD1). Сигнал по линии 16 проходит элемент "И - НЕТ" DD15.4 на второй вход этого элемента поступает питание, т.е. выходной сигнал 42 будет равен 0, если питание подано.
Таким образом, в зависимости от низкого уровня сигнала от дешифратора первой ступени DD1 в одной из линий 12, 13, 16 или 17 происходит выбор одной из четырёх групп выходных сигналов DD5 и DD6: ПЗУ1 - ПЗУ4 или ПЗУ5 - ПЗУ8 и ОЗУ1 - ОЗУ4 или ОЗУ5 - ОЗУ8. В зависимости от кода на адресных входах по линиям 48 и 49 осуществляется формирование сигнала низкого уровня на одном из четырёх выходов одной из этих четырёх групп выходов. Доступ к кристаллам ОЗУ прекращается после съёма электрического питания с элемента DD15.4.
Буферы шины адреса.
Информация, которая выдаётся МП на шине адреса и данных поступает ко многим устройства: ОЗУ, ПЗУ и ВУ, интерфейсы. Однако выходы МП, в том числе КР580ИК80А допускают потребление от них относительно небольшого тока. Следует, что к одному выходу МП можно подключить одно устройство, поэтому шины адреса и данных подключают буферы. Для построения таких буферов используют шинные формирователи.
В качестве буфера адреса в МСУ используются шинные формирователи КР580ВА86 и КР580ВА87. В разработанной системе управления в качестве буферов адреса МП используются микросхемы К155ЛП10. В каждую из этих микросхем входят шесть повторителей с тремя состояниями на выходе, то есть шесть Z-буферов-повторителей.
На листе 3 приведена схема подключения трёх буферов DD13, DD16 и DD19 в линию адреса МП. От МП адресные выходы А15 - А0 поступают на входы буферов DD13, DD16 и DD19, а на выходе их формируется шина адреса с линиями 3 - 6, 48, 49, 90 - 99.
Выходы буфера DD19 3 - 6 (как указывалось выше) поступают на вход дешифратора первой ступени DD1, выходы 48, 49 от DD16 поступают на адресные входы дешифраторов второй ступени для ПЗУ и ОЗУ DD5 и DD6, а остальные выходы поступают на общемашинный разъём Х2. По линии 85 поступает сигнал из схемы прямого доступа к памяти (ПДП) от элемента DD3, где формируется он, равным 0 или 1. Для буферов DD13, DD16 и DD19 сигнал по линии 85 является z-сигналом для z-буферов. Если по линии 85 поступает сигнал z=1, тогда переводятся в высокоомное состояние все выходы буферов адреса, шина адреса отключается от микропроцессора, и используется для прямого доступа к памяти. Если сигнал по линии 85 равен нулю, тогда происходит обычная работа шины адреса с МП.
Буферы шины данных.
В микропроцессорной системе управления используется два буфера шины данных DD7 и DD11, выполненных на шинных формирователях КР589АП16. ШД в МСУ 8 - разрядная, а буферы 4 - разрядные, поэтому используется 2 буфера, работающих параллельно.
Эти буферы двунаправленного действия, то есть они могут пропускать сигналы от МП на шину данных или наоборот из шины данных в МП. Буферы типа К5879АП16 имеют 4 вывода I/O (I/O0 - I/O3). Эти выводы подсоединяются к общесистемной для МСУ шине данных и через них данные могут проходить в обоих направлениях, а также имеются две группы по 4 вывода, через которые данные проходят только в одном направлении. А именно: четыре входа I0 - I3, обеспечивают прохождение данных из МП в буфер (а затем на шину данных) и четыре выхода О0 - О3, через которые данные от буфера (и из шины данных) поступают в МП. Направление движения данных через буфер задаётся сигналами, подаваемыми на его входы CS и SEL.
Буфер К589АП16 содержит 8 управляемых z-буферов, четыре из которых обеспечивают прохождение данных в одном направлении, четыре других в противоположном направлении, логический элемент на два входа НЕ-И-НЕТ для формирования сигнала управления z1 четырьмя z-буферами и элемент И-НЕТ для формирования сигнала управления z2 другой четвёркой z-буферов, а также резисторы R23 - R26, через которые подводится электропитание на линии шины данных.
Работа буфера происходит следующим образом. Если на входы управления подаются сигналы по линиям 47 и 11 CS=0 и SEL=0, тогда z1=0, а z2=1 и данные проходят со входов I0 - I3 (от МП) на выходы I/O0 - I/O3 (на шину данных). Если же сигналы CS=0, SEL=1, тогда z1=1, а z2=0 и данные проходят с выводов I/O0 - I/O3 (из шины данных) на выводы О0 - О3 (и далее на МП). Сигнал CS по линии 47 проходит через многие элементы, но идёт от МП с выхода HLDA, а сигнал SEL по линии 11 также проходит много элементов от МП с выхода DBIN (приём или выдача данных).
Регистр слова состояния и регистр данных, выводимых на сегменты индикаторов.
Регистр слова состояния (РСС) предназначен для приёма от МП в начале каждого цикла его работы кода слова состояния (СС), записи и хранения его в течение всего цикла, а также для выдачи (согласно слову состояния) необходимых сигналов управления. Эти сигналы, совместно с сигналами управления микропроцессора, осуществляют все операции переключения устройств в МСУ во время её работы.
В качестве регистра слова состояния в МСУ используется многорежимный буферный регистр (МБР) DD12 типа К589ИР12. Он имеет: 10 - 17 - входы сигналов (информации); CS1, CS2 - входы выбора кристалла; MD - вход выбора режима; EW - вход строба; R - сброс; INR - выход удлинённого входа (инвертированного) строба.
МБР в качестве РСС включён по первому режиму, при котором вход MD заземлён, а CS2=1, то есть в этом режиме CS1=0, CS2=1 и MD=0. При поступлении строба от МП на вход EW, то есть при EW=1, происходит запись (защёлкивание) слова состояния в регистре. Строб от МП на РСС поступает в начале каждого цикла.
Многорежимный буферный регистр типа К589ИР12 используется в МСУ также в качестве регистра данных, выводимых на сегменты индикаторов, DD8. В этом случае МБР включён по второму режиму, при котором EW=0, а MD=1 (так как этот вход соединён с линией 79, на которую подаётся питание Ж возле триггера DD3). По стробу, поступающему на вход CS1 и по сигналу, равному 1 с линии 17 на CS2 от устройства прямого доступа к памяти (ПДП), регистр DD8 защёлкивает данные, поступающие на входы 10 - 17.
Запись данных в память (ОЗУ) или внешнее устройство (ВУ).
Формирование сигналов для записи данных в память (ОЗУ) или ВУ приведено на листе 3. Микропроцессор обозначен DD2, регистр слова состояния DD12. Известно, что при записи данных в ОЗУ или ВУ МП выдаёт на выходе WR U=0. Регистр слова состояния DD12 по слову состояния, которое запоминается им в начале каждого цикла от МП, выдаёт на выходе О4 сигнал U=1 при записи в ВУ и сигнал U=0 при записи в ОЗУ.
Если на выходе О4 DD12 выдаётся U=1, а на выходе WR U=0, тогда на выходе DD17.1 U=0 и будет осуществляться запись на ВУ (на выходе DD17.2 в этом случае U=1). Если же на выходе О4 DD12 выдаётся сигнал U=0, при сохранении на выходе WR U=0, тогда на выходе на выходе DD17.2 U=0 (а на выходе DD17.1 U=1) и происходит запись данных в ОЗУ.
Синхронизация работы МП и регистра слова состояния и формирование строба слова состояния.
Подобные документы
Основные метрологические показатели системы измерений количества и показателей качества нефти нефтегазодобывающего управления. Проведение исследования функциональной схемы автоматизации. Характеристика радиоизотопных измерителей содержания газа в нефти.
дипломная работа [3,6 M], добавлен 05.08.2019Физико-химические свойства нефти, газа, воды исследуемых месторождений нефти. Технико-эксплуатационная характеристика установки подготовки нефти Черновского месторождения. Снижение себестоимости подготовки 1 т. нефти подбором более дешевого реагента.
дипломная работа [1,5 M], добавлен 28.03.2017Средства, методы и погрешности измерений. Классификация приборов контроля технологических процессов добычи нефти и газа; показатели качества автоматического регулирования. Устройство и принцип действия термометров сопротивления и глубинного манометра.
контрольная работа [136,3 K], добавлен 18.03.2015Ректификация бинарных смесей. Установка атмосферной перегонки нефти. Конструкция агрегата и технологический процесс. Контроль и регулирование уровня раздела фаз нефть/вода в электродегидраторе. Разработка функциональной схемы автоматизации устройства.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 07.01.2015Кривая истинных температур кипения нефти и материальный баланс установки первичной переработки нефти. Потенциальное содержание фракций в Васильевской нефти. Характеристика бензина первичной переработки нефти, термического и каталитического крекинга.
лабораторная работа [98,4 K], добавлен 14.11.2010Состав скважинной продукции. Принципиальная схема сбора и подготовки нефти на промысле. Содержание легких фракций в нефти до и после стабилизации. Принципиальные схемы одноступенчатой и двухколонной установок стабилизации нефти, особенности их работы.
презентация [2,5 M], добавлен 26.06.2014Изучение технологии автоматизации электроцентробежного насоса. Описание устройства и принципа работы системы управления насоса, общекустовой площадки месторождения нефти, систем телеметрии и телекоммуникаций. Выбор оборудования для модернизации процесса.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 29.04.2015Характеристика сырья, продукции и вспомогательных материалов при переработке нефти. Описание технологической схемы. Оборудование, контрольно-измерительные приборы и автоматизация. Расчет капитальных затрат проекта, численности песонала и оплаты труда.
дипломная работа [351,9 K], добавлен 01.06.2012Промысловая подготовка аномально высоковязкой нефти до высшей группы качества путем научно обоснованного оснащения оборудованием технологической схемы и усовершенствования конструктивных элементов аппаратов. Исследование физико-химических свойств нефти.
курсовая работа [599,9 K], добавлен 03.01.2016Краткий обзор вредных примесей в нефти: механические примеси, кристаллы солей и вода, в которой растворены соли. Требования к нефти, поступающей на перегонку. Нефти, поставляемые на нефтеперерабатывающие заводы, в соответствии с нормативами ГОСТ 9965-76.
презентация [430,3 K], добавлен 21.01.2015
