Проект модернизации системы управления электроснабжения рудника "Октябрьский"

схема формирования сигнала сброса (ССБР)

постоянное запоминающее устройство системных программ (РПЗУСП)

оперативное запоминающее устройство программ пользователя и данных (ОЗУПД)

схема контроля оперативного ЗУ (СКПД)

контроллер связи с блоком клавиатуры (КСКЛ)

внешний таймер (ВТМ)

контроллер прерываний (КПР)

схема выборки режима загрузчика (СРЗ)

дешифратор адреса внешнего устройства (ДШВУ)

задающий генератор эталонной частоты (ЗГ)

адаптер связи с блоками ввода-вывода (АДПБВВ)

схема звуковой сигнализации (ЗС)

ОЭВМ управляет работой узлов модуля выполняет обработку информации необходимую для реализации функций загрузчика

ССБР предназначена для формирования сигнала установки всех узлов центрального процессора в исходное состояние при включении питания или по инициативе пользователя

РПЗУСП используется для хранения всех системных программ МЦПЗ

ОЗУПД служит для хранения программ пользователя загружаемых в БВВ таблиц конфигурации КП-2 а также для текущих переменных самого загрузчика

СКПД предназначена для обеспечения контроля содержимого ОЗПД по четности

КСКЛ обеспечивает сопряжение выносной клавиатуры с ПЦПЗ и выполняет преобразование последовательного кода передаваемого клавиатурой в параллельный

ВТМ служит для получения серии импульсов опорной частоты необходимой для приема данных из блока клавиатуры и ведение абсолютного таймера

КПР предназначен для формирования сигналов прерывания по запросам узлов МЦПЗ

СРЗ выполняет кодирование заданного режима работы загрузчика

ДШВУ предназначен для формирования сигналов выборки одного из внешних устройств ОЭВМ: «ВЫБ ВТМ» «ВЫБ КПР» и сигнала выборки модуля отображения «ВЫБ АЦД»

ЗГ выполняет роль задающего генератора для внешнего таймера

АДПНМЛ предназначен для согласования уровня сигналавыдаваемого ОЭВМ с микрофонным входом магнитофона а также для преобразования аналогового сигнала снимаемого с линейного входа магнитофона в цифровой последовательный код

АДПБВВ предназначен для согласования последовательного порта ОЭВМ с линией связи идущей к БВВ

Схема ЗС предназначена для формирования кратковременного звукового сигнала оповещения пользователя При включении питания загрузчика или при нажатии на кнопку СБРОС схема ССБР вырабатывает сигнал сброса переводящий ОЭВМ ВТМ КСКЛ и КПР в исходное состояние По окончании сигнала сброса ОЭВМ производит самодиагностику затем последовательно проверяет РПЗУСП и ОЗУПД на наличие ошибок В случае успешного завершения тестирования устройств памяти ОЭВМ переходит к программной настройке ВТМ КПР и КСКЛ на необходимый режим работы одновременно проводится проверка работоспособности указанных узлов По окончании диагностирования и настройки внешних устройств ОЭВМ выдает на экран ЭЛТ сообщение о готовности устройства к работе Если в процессе тестирования узлов МЦПЗ будет обнаружена ошибка производится попытка локализации и определения типа ошибки

Сообщение об ошибке ее источнике и возможные методы устранения выдается на экран БЭЛТ

5.5.2 Модуль отображения

В состав модуля отображения (МО) входят следующие узлы:

задающий тактовый генератор (ТГ)

порт ввода -вывода (ПВВ)

буферное запоминающее устройство (БЗУ)

счетчик адреса (СА)

мультиплексор адреса (МА)

схема управления режимом (СУР)

регистр знакогенератора (РГЗГ)

знакогенератор (ЗГ)

мультиплексор сигнала яркости МПЯ)

схема гашения луча (СГЛ)

схема формирования сигналов синхронизации (ФСС)

смеситель видеосигнала (СВС)

ТГ представляет собой автоколебательный генератор тактовых импульсов с частотой следования 14 МГц и служит для синхронизации работы всех узлов МО

ПВВ обеспечивает связь МО с МЦПВ по магистрали МВО С узлами МО он связан шиной данных (ШД) шиной адреса (ША) управляющими сигналами (ШУ)

БЗУ предназначено для хранения кодов символов отображаемых на экране ЭЛТ При этом каждая ячейка БЗУ привязана к определенному знакоместу Считывание информации из БЗУ происходит синхронно с процессом регенерации изображения на экране50 раз в секунду так что код отображаемого символа на вход знакогенератора в заданный момент времени

Для подсчета и адресации точек на экране используется счетчик СА модуль перерасчета которого равен полному числу точек растра с учетом фиктивных областей изображения Адрес точки получаемой в СА делится на группы поступающие к различным узлам МО Ряд выходов СА образует адрес знака который по шине АЗН поступает на МА Мультиплексор МА служит для коммутации адреса обращения к БЗУ При записи новой информации или при чтении из БЗУ адрес обращения поступает по ША из ПВВ в процессе отображения адресации БЗУ происходит с входов СА Сменой режимов обращения к БЗУ управляет СУР

РГЗГ служит для хранения кода отображаемого символа на время получения строки матрицы знака С выхода РГЗГ код символа поступает на вход знакогенератора На другой вход знакогенератора по шине АСТР со счетчика СА поступает адрес строки в знаке Знакогенератор ЗГпредставляющий собой ПЗУ в котором «прошиты» контуры всех используемых символов преобразует поступающие данные в код яркости КЯ строки изображаемого в данный момент знака

Для формирования строки знаков их коды должны поступать на вход ЗГ не менее 8 раз ( семь знаков плюс одна строка пропуска между строками) Это обеспечивается циклическим опросом одних и тех же адресов буферной памяти

Параллельный код яркости преобразуется в последовательный сигнал яркости точки в мультиплексоре МПЯ Выбор точки в МПЯ происходит в зависимости от адреса столбца знака поступающего из СА по шине АСТБ Для выделения точек растра сигнал яркости СЯ в МПЯ стробируется серией от тактового генератора

СГ предназначена для выделения видимой части изображения

Вместе со схемой ФСС которая формирует сигналы СГЛ используется для формирования полного видеосигнала в смесителе СВС

При необходимости отображаемые данные могут быть прочитаны из МО Для этого шина ШД объединяющая БЗУ и ПВВ выполнена как двунаправленная

55.3 Блок клавиатуры

На лицевой стороне БК расположено 77 клавиш которые по своему назначению могут быть разбиты на следующие группы:

1) клавиши символов ЯРКС

2) клавиши ввода цифр

3) клавиши построения релейной схемы

4) клавиши управления курсором

5) клавиши редактирования программ

6) клавиши задания режима работы

функциональные клавиши общего назначения

клавиши управления НМЛ

В состав БК входят следующие узлы:

однокристальная микроЭВМ (ОЭВМ)

регистр строк (РГСТБ)

регистр столбцов (РГСТБ)

память программ (ПП)

усилитель линии связи(УЛС)

усилитель звуковой сигнализации (УЗ)

матрица замыкателей (МЗ)

источник питания (ИП)

СФСБР предназначена для формирования сигнала сброса и блокировки УЛС при включении питания

Однокристальная микроЭВМ выполняет опрос матрицы замыкателей формирование кода нажатой клавишипреобразование параллельного кода в последовательный

РГСТР служит для буферного хранения адреса и формирования сигнала активного уровня на строках МЗ при опросе матрицы

На РГСТБ фиксируется код считанный из матрицы

ПП предназначена для хранения программ однокристальной микроЭВМ и таблиц генерации кодов клавиш

УЛС выполняет согласование последовательного порта ОЭВМ с ЛСЗ

УЗ предназначен для формирования звукового сигнала

МЗ представляет собой матрицу однополюсных замыкателей выполненных способом печатного монтажа на гибкой пленке

ИП предназначен для формирования напряжений питания схемы БК +

5 В и -15 В из входного напряжения (+8 В...+15 В)

56 Язык программирования

561 Символы языка

Программа предназначенная для ввода в БВВ составляется на языке релейно-контактной символики (ЯРКС)Программанаписанная на ЯРКС состоит из символов сгруппированных в операторы

При написании программы используются следующие символы:

цифры 0 1...9

символы релейно-контактной логики

символы KOD Вотображающие связь с аппаратурой для снятия и выдачи значений тока и напряжения

символы ТМ О1 ТМ 10 ТМ 100 СЧ РС идентичные элементам задержки счетчику и шаговому искателю

символ перехода П

знаки арифметических действий + -

знаки сравнения =

специальные символы используемые для булевских операций

символы обозначающие тип переменной или контакты О А С В К

Язык релейно-контактной символики позволяет выполнять следующие операции:

операции релейно-контактной логики

операции с кодами

операции перехода

операции с накапливающими узлами

562 Операции релейно-контактной логики

К операциям релейно-контактной логики относятся:

нормально- открытый контакт в последовательной цепи

нормально-открытый контакт открывающий параллельную ветвь

нормально открытый контакт замыкающий параллельную ветвь

нормально -отрытый контакт открывающий и замыкающий параллельную ветвь

нормально-закрытый контакт в последовательной цепи

нормально-закрытый контакт открывающий параллельную ветвь

нормально-закрытый контакт закрывающий параллельную ветвь

нормально-закрытый контакт открывающий и закрывающий параллельную ветвь

выход

выход с удержанием

Каждому оператору релейно-контактной логики ставится в соответствие переменная идентификатор которой принимает значение от 0 до 240 в зависимости от типа переменной переменные разделяются на три типа:

объективная переменная

внутренняя переменная

сетевая переменная

Объективные переменные соответствуют реальным входам и выходам объекта

Внутренние переменные применяются для хранения промежуточных результатов при вычислении функций управления

Сетевые переменные доступны для обмена БВВ входящих в сеть между собой

Объектовая переменная обозначается символом Ои ее идентификатор (адрес) может принимать значения от 0 до 240

Сетевая переменная обозначается символом С и ее идентификатор может принимать значения от 0 до 128

Внутренняя переменная обозначается символом В и ее идентификатор может принимать значения от 0 до 128

563 Операции с кодами

К операциям с кодами относятся следующие:

засылка кода код

выдача кода

Операция Засылка кода Выдача кода ставится в соответствие переменная одного из следующих пяти типов:

объективная переменная релейная

объективная переменная аналоговая

сетевая переменная

внутренняя переменная

константа

Аналоговая переменная обозначается символом А и ее адрес (идентификатор) может принимать значения от 0 до 240 и должен быть кратен восьми

Константы обозначаются символом К и их значения могут меняться от 0 до 255

564 Арифметические операции

К арифметическим операциям относятся:

сложение +

вычитание .

Допускается соединять знаками арифметических действий только операторы код

565 операции сравнения

К операциям сравнения относятся:

- больше

- больше или равно

- меньше

- меньше или равно

- равенство =

- неравенство

Допускается соединять знаками сравнения только операторы код

566 Логические операции

К логическим операциям относятся:

- сложение по mod 2

- дизъюнкция

- конъюнкция

- инверсия

Допускается применять логические операции только к операторам код

Сочетание код соответствует инверсии значения переменной

Перед операторами код допускается применение логических операций и не допускаются знаки арифметических действий и операторы сравнения

567 Операции перехода

С помощью операции перехода передается управление в часть программы заканчивающуюся терминатором логической линии ( Выход Выход с удержанием Выдача кода)

Мнемоническое обозначение операции перехода - П

Оператор Перехода включает указание номера страницы программы на которую производится переход Номер страницы может изменяться от 0 до 255 Страница - часть программы на ЯРКС содержащая релейную цепь заканчивающуюся терминатором логической линии

568 Операции с накапливающими узлами

К операциям с накапливающими узлами относятся:

таймер с уставкой 01 с -ТМ 01

таймер с уставкой 1 с - ТМ 10

таймер с уставкой 10 с ТМ 100

счетчик СЧ

распределитель РС

При определении операций с накапливающими узлами задаются значения уставки которые могут изменяться от 0 до 255

57 Программное обеспечение контроллера

Наиболее важной частью автоматизированной системы управления на базе программируемого контроллера КП-2 является программное обеспечение. В данном проекте рассмотрен вопрос применения контроллера для замены релейно-контакторной схемы автоматизации дозаторной скипового подъема ствола СС-2 рудника Октябрьский. Программа составлена на применяемом в КП-2 языке релейно-контактной символики (ЯРКС). Описание языка приведено в разделе 5.6.

В качестве примера поясняющего принцип построения программы взята цепь пуска транспортера (см. рис. 5.1).

Для упрощения обработки исходной информации и переоформления ее в виде программы наиболее сложные логические цепи (параллельно-последовательные участки) разбиваются на более простые и понятные для восприятия узлы. В нашем примере цепь пуска транспортера разбита на 4 узла и последний - 5-й является выходным сигналом используемый контроллером как итоговый по данной цепи.

Составление программы начинаем с узла В12. Словесное описание этого логического узла будет звучать так: цепь узла В12 замкнута если нажата кнопка «1SB» (замыкающий контакт кнопки замкнут) либо реле запуска транспортера уже включено (реле становится на самоподхват) кнопка «2SB» не нажата (размыкающий контакт не разомкнут) контакт реле К12 (режим работы дозаторной в режиме Ручной) замкнут. Программу (этой части цепи) строим по описанной логической схеме. Вместо контактов релейно-контакторных аппаратов подставляем графические символы языка ЯРКС. В результате получается логическая программа с конечным результатом в виде внутренней переменной В12 (см. рис. 5.2). Для узлов В14 В15 и В16 принцип построения программы тот же что и для узла В12.

При составлении программы используются не только физические (объектовые) переменные но и виртуальные (внутренние). Алгоритм например для узла В13 (по цепи управления транспортером в режиме Ручной) будет звучать так: цепь узла В13 будет замкнута если внутренняя переменная В12 замкнуты (соблюдаются все условия на их включение как в примере с внутренней переменной В12 и замкнуты физические контакты промежуточных реле К10 (затвор восточного дозатора закрыт) К9 (затвор западного дозатора закрыт) и К25 (отсутствие аварийного сигнала).

И наконец выводим последнее логическое заключение: чтобы запустить в работу ленточный транспортер необходимо чтобы были замкнуты внутренние переменные В16 В14 и В15 (цепь пуска в автоматическом режиме) или замкнуты внутренние переменные В12 и В15 (цепь пуска в ручном режиме). В этом случае внутренняя переменная В13 будет так же замкнута т.е. цепь пуска транспортера собрана (см. рис. 5.2).

При дальнейшем составлении программы в цепях где это необходимо мы будем пользоваться не физическими контактами реле К28 а переменной В13. Для включения в работу силовых аппаратов (в нашем случае это электромагниты пневматических клапанов управления затворами дозаторов) используются выходные объектовые переменные - О73 и О74 (модуль вывода) включаемая одной внутренней переменной В21. Обращение к одной и той же переменной (как входной объектовой так и внутренней) возможно при составлении любого числа логических строк программы.

Написание программы для других аппаратов схемы управления аппаратурой дозаторной на основе программируемого контроллера выполнено аналогично.

6. Технико-экономические показатели и оценка экономической эффективности

6.1 Эксплуатационные расходы по старому варианту

Капитальные затраты по старому варианту.

Для определения капитальных затрат стоимость используемого оборудования сведём в таб.6.1.

Таблица 6.1

Амортизационные отчисления и нормы амортизации

(6.1)

где а=6 % - нормы амортизации

К=774800 руб.- капитальные затраты по старому варианту;

S=0,06774800=46488руб.

Затраты на текущий ремонт и прочие расходы

(6.2)

где S- амортизационные отчисления;

S=0,446488=18595 руб.

(S+S) (6.3)

где S - затраты на текущий ремонт

S=0,15(46488+18595)=9762 руб.

Стоимость годового расхода электроэнергии

(6.4)

где Е - годовой расход электроэнергии, тыс.кВт ч/год

Ц-стоимость 1 тыс.кВт ч потребленной электроэнергии;

Е=40260=10400 руб.

Расходы на заработную плату, обслуживающему персоналу

Обслуживающий персонал подъемной установки состоит из следующих специалистов:

Таблица 6.2

Заработная плата дневной смены в году

 (6.5)

где N- количество часов дневных смен в году, шт;

q- дневная часовая тарифная ставка, руб;

=1814,427=48988,8 руб.

=1814,418=32659,2 руб.

=1814,420=36288 руб.

=1814,422=39916 руб.

Заработная плата ночной смены в году

(6.6)

где N- количество часов ночных смен в году, шт;

q- ночная часовая тарифная ставка, руб;

А=73523,4=17199 руб.

Размеры премиальных определяются как 43 % на протяжении девяти месяцев года

А (6.7)

=руб.

=руб.

=руб.

=руб.

(6.8)

1755,49=15798,6 руб.

1170,39=10532,7 руб.

1300,39=11702,7 руб.

1430,39=12872,7 руб.

Отсюда определяем общую заработную плату в год

(6.9)

где А- заработная плата дневных смен в году, руб;

А- заработная плата ночных смен в году, руб;

А- размеры премиальных, руб;

=48988,8+15798,6=64787,4 руб.

=32659,2+17199+10532,7=60391 руб.

=36288+11702,7=47990,7 руб.

=39916+12872,7=52788,7 руб.

Учитывая явочную численность персонала, определяем общие расходы на заработную плату:

(6.10)

где Ч,Ч,Ч - явочная численность электрослесарей, чел;

Ч - явочная численность машинистов подъема, чел;

264787,4+660391+247990,7+252788,7=693479,6 руб.

Эксплуатационные расходы по старому варианту

(6.11)

где Е- стоимость годового расхода электроэнергии, руб;

S- амортизационные отчисления, руб;

S- затраты на текущий ремонт, руб;

S- прочие расходы, руб;

А- расходы на заработную плату;

Э=10400+46488+18595+9762+693479,6=778721,6 руб.

6.2 Эксплуатационные расходы по новому варианту

Капитальные затраты по новому варианту.

Для определения капитальных затрат стоимость используемого оборудования сведём в таб.6.3.

Таблиц6.3

Амортизационные отчисления и нормы амортизации

(6.12)

где а=6 % - нормы амортизации

К=772200 руб.- капитальные затраты по старому варианту;

S=0,06772200=46332 руб.

Затраты на текущий ремонт и прочие расходы

(6.13)

где S- амортизационные отчисления;

S=0,446332=18533 руб.

(S+S) (6.14)

где S - затраты на текущий ремонт

S=0,15(46332+18533)=9729,7 руб.

Стоимость годового расхода электроэнергии

(6.15)

где Е - годовой расход электроэнергии, тыс.кВт ч/год

Ц-стоимость 1 тыс.кВт ч потребленной электроэнергии;

Е=40260=10400 руб.

Расходы на заработную плату, обслуживающему персоналу по новому варианту. Обслуживающий персонал подъемной установки состоит из следующих специалистов:

Таблица 6.4

Используя для расчета формулы (6.5) и (6.6) получаем годовую заработную плату:

=1814,427=48988,8 руб.

=1814,418=32659,2 руб.

=1814,420=36288 руб.

=1814,422=39916 руб.

Используя для расчета формулы (6.7) и (6.8) получаем данные о премии в год (9 месяцев):

1755,49=15798,6 руб.

1170,39=10532,7 руб.

1300,39=11702,7 руб.

1430,39=12872,7 руб.

Используя для расчета формулу (6.9) и (6.10) получаем заработную плату персонала по новому варианту:

=48988,8+15798,6=64787,4 руб.

=32659,2+17199+10532,7=60391 руб.

=36288+11702,7=47990,7 руб.

=39916+12872,7=52788,7 руб.

64787,4+660391+47990,7+252788,7=580701,5 руб.

Из полученных данных определяем эксплуатационные расходы по новому варианту:

(6.16)

Э=10400+46332+18533+9729,7+580701,5=665696,2 руб.

6.3 Определение экономической эффективности проекта