Телесистемы: Электроника - микроэлектронные проекты

«Телесистемы» / Электроника / Микроэлектронные проекты

Микроэлектронные проекты. Александр Протопопов. Система автоматизации технологического оборудования

Система автоматизации технологического оборудования

Назначение устройства

Устройство предназначено для автоматического (программного) или ручного управления большим количеством разнообразного технологического оборудования, контроля аварийных датчиков и поддержания заданных температур.

Краткое описание устройства

Оператор имеет возможность занести в память устройства до десяти разных программ длиной до 51-го шага и запускать их на выполнение нажатием всего двух кнопок. В каждом шаге может программироваться значение температуры для первого термостата, а также включение и выключение любых электрических аппаратов на любое значение времени. Второй термостат работает полностью независимо и постоянно поддерживает заданную температуру. Для некоторых аппаратов введен контроль аварийных датчиков и автоматическое управление аппаратами в зависимости от их состояния. Сообщения о срабатывании датчиков выводятся на дисплей. Помимо основных аппаратов, мнемонические обозначения которых имеются на клавиатуре, к устройству можно подключить до восьми дополнительных аппаратов с контрольными датчиками, состояние которых будет управлять работой этих аппаратов. В режиме выполнения программы пользователя на дисплее показывается номер выполняемого шага программы, время до его окончания и сообщение о нормальном режиме работы устройства или сообщения о срабатывании аварийных датчиков. При работе в режиме ручного управления, пользователь имеет возможность просмотреть время работы любого из включенных аппаратов, а время работы последнего включенного аппарата постоянно выводится на дисплей. Устройство имеет встроенные часы реального времени с высокой точностью хода. В качестве дисплея применен жидкокристаллический модуль с организацией 16 символов на две строки. Для индикации реальных (измеренных) значений температур для первого и второго термостатов применены дополнительные семисегментные светодиодные модули. Для управления устройством используется пленочная клавиатура с числом клавиш равным 45-ти.

Внешний вид клавиатуры устройства

Принципиальная схема

Схема, которую вы здесь видите, предназначена лишь для предварительного просмотра. Если вы хотите детально ознакомиться с ней, то щелкните здесь и она откроется в полную величину в новом окне. Можете также просмотреть или скачать ее в формате PDF.

В качестве управляющего использован микроконтроллер Microchip PIC16F877-20I/P, для вывода информации применен LCD-модуль Powertip PC1602LRS-LNH-B, использованы семисегментные LED-модули YDD-040CG, температурные датчики Dallas DS1621, FLASH-память Microchip 24LC65, двунаправленные порты PCF8574P фирмы Philips с обменом по шине I2C. В качестве основных портов вывода применены регистры 74ALS374. Они обеспечивают необходимые токи управления для последующего подключения твердотельных реле. Схема питается от источника с напряжением +5V.

Описание функций устройства

Назначение функциональных клавиш (правое поле на клавиатуре)

кнопка	управляющий сигнал	сообщение на дисплее	примечание
1	BLANK = 4сек FORWARD - постоянно	ВРАЩЕНИЕ ВПРАВО	Снять REVERSE & EXTRACT. Если был установлен EXTRACT, то BLANK = 4+10сек
2	BLANK = 4сек FORWARD = 26 сек BLANK = 4сек REVERSE = 26 сек	РЕВЕРСИВН. РЕЖИМ	Снять EXTRACT . Если был установлен EXTRACT, то BLANK = 4+10сек
3	BLANK = 4сек FORWARD = 9 сек EXTRACT - постоянно	ОТЖИМ	Снять REVERSE . Нажатие любой из кнопок 1, 2, 3 приводит к отключению предыдущей (одновременно вкл. не могут быть).
4	SEL_PUMP	НАСОС
5	P5	ИЗ БАКА 1
6	P6	ИЗ БАКА 2
7	P7	ИЗ БАКА 3
8	P8	ИЗ БАРАБАНА
9	P9, PР1	В БАК 1
10	P10, PР1	В БАК 3	Постоянно опрашивается датчик FULL_3. В нормальном состоянии он замкнут, а в аварийном разомкнут, и его размыкание приводит к отключению кнопки 10 (во время работы по MAN и AUTO) и появлению надписи БАК 3 ЗАПОЛНЕН на дисплее.
11	P11, PР1	В БАК 2
12	P12, P1	В БАРАБАН
13	SOL_1, SOL_3 – пост. Пауза 4 сек SEL_COMPR – пост.	КОМПРЕССОР	Установлен, если контакты LOW_PRESSURE разомкнуты, при их замыкании сигнал SEL_COMPR снимается. Проверяется постоянно в режимах MAN & AUTO. Снять SOL_2. Сигнал SEL_COMPR – инверсный, активный уровень 0.
14	SOL_1, SEL_FAN, SEL_R8	СУШКА	Снять SOL_2 (SOL_3 не изменяется). Включается функция Термостат 1: Установить SEL_R8, если температура меньше заданной.
15	SOL_2, SEL_FAN	ОХЛАЖДЕНИЕ	Снять SOL_1 (SOL_3 не изменяется). Выключается функция Термостат 1: Сигнал SEL_R8 постоянно снят.
16	P16	ВОРОНКА
17	P17	СЛИВ В ДИСТИЛЛЯТ.	Опрос датчика LEVEL_DIS. Проверяется постоянно в режимах MAN & AUTO. Если замкнут, то снимается P17 и выдается сообщение: "ДИСТИЛЛЯТОР ПЕРЕПОЛНЕН".
18	SEL_DIST	НАГРЕВ ДИСТИЛЛЯТ.	Функция не может вноситься в программу. Работает полностью независимо. 1) Установлен, если контакты ALARM_WATER разомкнуты, иначе на дисплее надпись "Мало воды". Сигнал ALARM_WATER проверяется постоянно в режимах MAN & AUTO. 2) Проверяется постоянно входной сигнал ALARM_SEPARATE в режимах MAN & AUTO. В нормальном состоянии он замкнут. При его размыкании выдается сообщение "Водоотделитель переполнен" и снимается сигнал SEL_DIST.
19	P19_1, P19_2	ФИЛЬТРОВ. ЦИКЛ	Снять P1.
20	SEL_FILTR, P17, P19_1	ОЧИСТКА ФИЛЬТРА
21	P21	ВПРЫСК В БАРАБАН
22	P22	СУШКА ДИСТИЛЛЯТ.	Функция 22 включается, но сигнал P22 не выдается, пока не нажата кнопка 14. После её нажатия Р22 будет выдан. После следующего нажатия кн.14 сигнал Р22 опять будет снят.
23	P23	ОХЛАЖДЕНИЕ РАСТВ.	Включается функция Термостат 2: Установить P23, если температура выше заданной.
24	P24_1	Открытие двери	P24_1 выдаём и снимаем только тогда, когда DOOR_LOOK замкнут. Иначе нажатие кнопки игнорируется.
24	P24_2, SEL_FAN	Дверь открыта	Сигналы P24_2 и SEL_FAN установить, если разомкнут DOOR_LOOK. Проверяется постоянно в режимах MAN & AUTO.

Функциональные особенности

Функциональные клавиши имеют встроенные светодиоды.
При включении любого режима соответствующий светодиод горит постоянно, а при выключении гаснет.
При работе в режиме MAN или AUTO, на дисплей постоянно выводится сообщение НОРМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ, но оно может быть прервано аварийным сообщением при поступлении сигнала от датчика. Включение и выключение режима индицируется включением и выключением соответствующих светодиодов и выводом соответствующей надписи на дисплей на время 2сек. При поступлении аварийных сигналов от нескольких датчиков одновременно, сообщения на дисплей выводятся с периодом 1сек. (только в режимах MAN или AUTO). В режиме PROG или TIME аварийные надписи на дисплей не выводятся, но датчики проверяются контроллером и выполняются назначенные функции.
В ручном режиме управления MAN производится подсчет продолжительности включения для каждой кнопки. Просмотреть значения можно в режиме TIME.
При включении устройства раздается мелодичный звук и появляется на 5 сек. заставка на дисплее.
Второй термостат работает полностью независимо. Значение пороговой температуры, для него, не вносится в программу. Во время работы программы возможно изменение пороговой температуры для обоих термостатов.
Значение температуры для первого термостата вносится в программу. Однако, во время её выполнения, оно может быть изменено и при этом автоматически будет прописано во все шаги текущей выполняемой программы.
Все значения времени используются программой в формате "час:мин:сек". То есть дискретность отсчета времени составляет 1 сек.
Количество программ –10, запоминаемых кнопок – 24 + значение пороговой температуры для 1-го термостата, максимальное количество шагов программы – 51. Признак окончания программы – нулевое время выполнения шага.
На LED дисплеях всегда показывается реальная температура датчиков.
Введена полная программная защита от неправильно вводимых цифровых значений и других возможных неправильных действий оператора.
Например, никогда не удастся поставить текущее время 35час. 79 мин. и так далее.

Режимы работы устройства

кнопка

сообщение на дисплее

Примечание

PROG

Режим записи программы с номером X=0…9.

MAN

Режим ручного управления. Режим, запускаемый по умолчанию при включении питания. При этом все выходные сигналы сняты и имеют уровень 0, а сигнал SEL_COMPR имеет уровень 1.

AUTO

Запуск программы с номером X=0…9.

TIME

Просмотр времени работы устройств в ручном режиме. Вход только из режима MAN. Максимальное значение времени (ограниченное разрядностью отображения на LCD-дисплее) 9ч.59м.59с.

SET

SET TХ=NN

Установка новых значений температуры NN для термостата Х.

MAN, F

Альтернативный режим управления дополнительными устройствами. После нажатия клавиши F в нижней
строке LCD появляется надпись DEVICE<00000000>. Затем, нажатия клавиш 1-8 приводят к включению или отключению альтернативных функций, что отображается появлением 1 или 0 на соответствующем знакоместе LCD. При этом опрашиваются 8 входов, и соответствующий сигнал снимается при замыкании контактов датчика (их тоже 8) и восстанавливается при
их размыкании. Включение или отключение подключенных устройств, в зависимости от состояния 8-ми входных датчиков, не вызывает изменений в
строке DEVICE<00000000>. Устройства, подключенные
к альтернативному режиму, работают независимо от других режимов работы устройства.

TIME, F, TIME

Установка текущего времени

Формат вывода данных на дисплей (внешний вид LCD-модуля)

Примечания:
1) 21:56 – в этом месте выводится текущее время "час:мин" или номер шага программы, например,"ST:05".
2) М – режим работы MAN (ручное управление).
3) 0:05:45 – время до окончания выполнения текущего шага программы или время работы конкретного устройства.
4) Все текстовые сообщения, включая аварийные, выводятся только в нижнюю строку дисплея.

Инструкция по эксплуатации системы

1. Установка текущего времени

Находясь в режиме MAN, нажмите последовательно TIME, F, TIME. Затем введите новое значение времени в формате "часы : минуты". После нажатия клавиши соответствующей единицам минут, произойдет обнуление значения секунд текущего времени и система (устройство) FSR2000C (далее FSR) перейдет в режим MAN.

2. Установка температуры 1-го или 2-го термостатов

Находясь в режиме MAN или AUTO, нажмите любую клавишу SET. Затем нажмите клавишу 1 (1-й термостат) или клавишу 2 (2-ой термостат) и введите новое значение пороговой температуры. Затем нажмите клавишу ENTER. При этом, если FSR работает в режиме AUTO, и Вы произвели установку нового значения температуры для 1-го термостата, произойдет запись нового значения температуры для 1-го термостата во все ячейки памяти текущей выполняемой программы. То есть, выполняемая программа будет использовать новые пороговые значения температуры для 1-го термостата.

3. Управление исполнительными устройствами

Находясь в режиме MAN, нажимайте соответствующие управляющие клавиши для включения и выключения исполнительных устройств. Для индикации работы и включения / выключения дополнительных исполнительных устройств, следует нажать клавишу F. На дисплее появится строка состояния дополнительных исполнительных устройств. Нажимая цифровые клавиши 1…8, можно включать и выключать эти устройства. В это же время можно включать и выключать другие устройства, используя соответствующие управляющие клавиши. По окончании нажмите клавишу MAN для выхода в нормальный режим ручного управления.

4. Аварийные сигналы

Если не поступает сигналов от аварийных датчиков, на дисплее постоянно присутствует надпись "НОРМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ". При срабатывании одного или нескольких датчиков, надпись "НОРМАЛЬНЫЙ РЕЖИМ" пропадает, и последовательно выводятся аварийные сообщения от сработавших датчиков. Аварийные сигналы выдаются только при работе в режимах MAN или AUTO.

5. Просмотр времени работы исполнительных устройств в режиме MAN

Находясь в режиме MAN, нажмите клавишу TIME, а затем, нажимая, соответствующие устройствам, управляющие клавиши вы можете просматривать время работы этих устройств на дисплее в правом верхнем углу. Для выхода используйте клавишу MAN.

6. Запись программы в энергонезависимую память

Нажмите клавишу PROG и укажите номер программы (от 0 до 9). Сначала следует установить значение температуры для первого термостата, затем время выполнения текущего шага программы. Номер шага индицируется в левом верхнем углу дисплея. Затем можно определить включаемые и выключаемые устройства для данного шага программы соответствующими управляющими клавишами. Для записи новых установок в память следует нажать клавишу ENTER. В противном случае введенные изменения запомнены не будут. Для перехода к следующему шагу программы нажмите клавишу STEP. Для возврата к предыдущему шагу – клавишу BACKSPACE. Программа может содержать до 51 шага. Признаком окончания программы служит нулевое время выполнения шага. Для выхода используйте клавишу MAN.

7. Запуск программы пользователя.

Для запуска программы нажмите клавишу AUTO и укажите номер программы. Она запустится на выполнения. Номер шага показывается в верхнем левом углу дисплея. Время, оставшееся до конца текущего шага, показывается в верхнем правом углу дисплея.

Во время работы программы допускается изменять значения температуры для термостатов. Для прекращения работы программы нажмите клавишу MAN.

8. Перезапуск устройства.

Для полного перезапуска FSR, а также для мгновенного аварийного выключения всех работающих устройств, используйте клавишу START/STOP. При этом будут сброшены все установки и настройки. FSR перейдет в режим MAN. Программы пользователя сохраняются.

Автор проекта: Александр Протопопов (г. Москва). WWW-site: www.smartelectron.ru.
На моем личном сайте Вы можете ознакомиться с другими проектами, часть из которых не представлена на сайте этой фирмы.
Если Вы нуждаетесь в разработке какого-либо устройства с применением микроконтроллера, обращайтесь ко мне.

Разместите Ваш проект у нас на сайте и его смогут увидеть сотни посетителей в день. Ваши проекты присылайте вебмастеру.