Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях Маврин Андрей Борисович

Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях
<
Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Маврин Андрей Борисович. Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.06 / Маврин Андрей Борисович; [Место защиты: Моск. гос. автомобил.-дорож. ин-т (техн. ун-т)]. - Москва, 2008. - 124 с. : ил. РГБ ОД, 61:08-5/726

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1. Обзор и анализ материалов по теме диссертации 8

1.1. Основные черты исследуемого объекта 8

1.2. Технологии ХТО 10

1.2.1. Азотирование стали 10

1.2.2. Цементация'стали' 11

1.2.3. Нитроцементация* 12

1.2.4. Углеродо-азотирование 15

1.3. Предшествовавшие исследования в области ХТО 16

1.4. Кинетика процесса поверхностного насыщения 18

1.5. Массоперенос диффузионного насыщения 25

1.6. Диффузия компонента в фазах насыщаемого слоя 27

1.7. Выводы по главе 1 30

ГЛАВА 2. Математические модели подсистем автоматизации 31

2.1. Обоснование модели объекта 31

2.2. Многоэтапные технологии 34

2.3. Учет легирующих элементов 38

2.4: Варианты моделирования: 42

2.5. Обоснование алгоритмов управления 43

2.6. Основной алгоритм 44

2.7. Выводы по главе 2 48

ГЛАВА 3. Обеспечение подсистем АСУ ТП 49

3.1. Подсистемы технического обеспечения 49

3.2. Функциональный состав 51

3.3. Организация интерфейса- 55

3.4. Основы программного обеспечения 58>

3.4.1. Непрерывная работа 58*

3.4.2. Ожидание сигнала готовности 58

3.4.3. Использование прерываний 59

3.4.4. Прямой доступ в память (ПДП) 60

3.5. Физическая и логическая архитектуры 61

3.6. Принципы передачи данных 65

3.6.1. Внутренняя организация шины 67

3.7. Передача данных по уровням 69

3.7.1. Типы передач данных 71'

3.7.2. Пакеты 76

3.7.3. Контрольная сумма 76

3.7.4. Транзакции 77

3.7.5. Изохронные передачи 80

3.8. Выводы по главе 3 81

ГЛАВА 4. Обоснование технических решений 82

4.1. Обоснование элементной базы 82

4.1.1. Выбор МК, АЦП и элементов интерфейса 82

4.1.2. Выбор АЦП 85

4.2. Структура микропрограммы 87

4.2.1. Общее описание алгоритма: 90

4.3. Модули интерфейса 92

4.3.1'. Регистры интерфейсного модуля 92

4.3.2. Таймер/счетчик 0 94

4.3.3. Шаг газовой составляющей 96

4.4. Работа основной программы 97

4.4.1. Формат кода состояния 100

4.5. Алгоритм ПО. контроллера со стороны ПК 101

4.6. Программа мониторинга ХТО 102

4.6. Выводы по главе 4 108

Основные выводы по работе 109

Использованные источники 111

Приложения 121

Введение к работе

Химико-термическая обработка (ХТО) применяется для улучшения функциональных свойств деталей и.инструментов, и в первую очередь — с целью повышения их прочности и износостойкости.

Процесс ХТО состоит в насыщении поверхностного слоя металлических изделий разного рода компонентами; улучшающими определенные эксплуатационные свойства. К числу технологий тако-го рода относится насыщение поверхности азотом'«N» — «азотирование», углеродом «С» — «цементация», алюминием, хромом, кремнием* (АІ, Cr, Si) идр. — путем их диффузии из внешней среды (газовой, жидкой), при повышенныхтемпературе и давлении:

ХТО особенно эффективна в отношении изделий, предназнат ченных для работы в экстремальных условиях высоких*температур, повышенного трения, контактных и ударных нагрузок. Использование такого рода изделий бывает связано с работоспособностью ответственных промышленных установок, а нередко с жизнью и здоровьем эксплуатирующего персонала. Это могут быть разного рода инструменты, детали двигателей внутреннего сгорания, в том числе высокоскоростных газовых турбин, и т. п.

Промышленный опыт свидетельствует о не всегда удовлетворительных результатах ХТО, особенно в случаях, когда* к изделиям-предъявляются повышенные требованиям-смысле важнейших эксплуатационных свойств — о неравномерности и неоднородности

5:'

слоев поверхностного насыщения: снижении надежности, недопустимо высоком процентебрака.

Указанные^ факторы в; значительной^ степени* объясняются^ отсутствиемгнадежных методов: и средств: управления: соответствующими технологическими параметрами: Возникает необходимость автоматизации'процессов ХТО—обоснования w разработки АСУ ТП — аппаратно-программного' комплекса; для автоматического мониторинга и управления этими процессами: на-основании; хорошо обоснованного физического: представления об их развитии; с применением:современных математических методов оптимизации и средств:Электроники;

В данной работе:проводится анализ ХТ0с:целью обоснования технологических процессов: и их? математических^моделей как объектов в АСУ ТП. С этой целью, обоснованы и реализованы математические: модели процессов ХТО, алгоритмы, структуры взаимодействия и? конструкции* составляющих АСУ ТП на основе специализированного электронного; контроллера: с. поддерживающим; программным обеспечением- Система: обеспечивает контроль во времени всех необходимых параметров газовой среды — ее состава, температуры, давления; при возможности использования четырёх и> болеекомпонентовнасыщающейсреды.

Результаты: экспериментов? и: промышленного: внедрения сис-темьъ свидетельствуют о высокой? эффективности^ результатові в; смысле: повышения эксплуатационных; качеств; обрабатываемых-изделий; снижения процента; брака и< психофизических нагрузок на.производственный-персонал, сокращения общего времени об-

работки, что и указывает на актуальность проводимых исследований.

Основная цель работы:

Автоматизация технологических процессов ХТО на основе их теоретического анализа, с применением современных^технических и программных средств.

Достижение основной цели'возможно при условии'решения-следующих задач:

  1. Теоретического анализа кинетики процессов ХТО.

  2. Разработки' соответствующих математических моделей исследуемых процессов как объектов управления.

  3. Обоснования технологий ХТО с учетом возможностей автоматического контроля и управления.

  4. Обоснования и разработки* алгоритмов, обеспечивающих управление процессами ХТО.

  5. Программной и технической реализации алгоритмов.

  6. Разработки, отладки и внедрения АСУ ТП, обеспечивающей реализацию предложенных алгоритмов.

Научная новизна:

  1. Проведен целенаправленный теоретический анализ процессов ХТО с целью«конкретной постановки задачи.

  2. Разработаны математические модели і основных и сопутствующих'процессов, относящихся^ поставленной-задаче.

  3. Пофезультатам моделирования обоснованы принципыуправ-ления технологическими процессами ХТО.

  4. Сформированы и отлажены алгоритмы АСУ ТП.

В результате теоретического анализа ХТО как объекта исследований, обоснования, критериев и алгоритмов управления спроектирована, испытана и внедрена в производство автоматизированная система управления технологическими процессами ХТО.

По материалам исследований сделаны доклады,и получена их положительная оценка на следующих семинарах и конференциях:

Научно-исследовательские конференции МАДИ ГТУ (Москва, 2001 - 2008 гг).

Всероссийская конференция «Актуальные проблемы промышленного материаловедения» (Томск, 2005 г).

Международная конференция «Системный анализ и информационные технологии» САИТ-2007 (Обнинск, 2007 г).

На защиту выносятся:

Результаты теоретического анализа процессов ХТО.

Математические модели процессов ХТО как объектов контроля и управления в АСУ ТП.

Обоснованные и отлаженные алгоритмы управления процессами ХТО.

Автоматизированная система управления технологическим процессомk ХТО на базе специализированного электронного контроллера с прикладным программным обеспечением.

Основные черты исследуемого объекта

Требуемый фазовый состав и структура насыщающего слоя определяются эксплуатационными требованиями к изделиям.

Например, для деталей ДВС, работающих при высоких температурах и механических нагрузках, целесообразно азотирование — создание слоя с хорошо развитой нитриднои зоной повышенной твердости и жаростойкости. Вариант технологического комплекса ХТО представлен на, рис.1.

Следует, однако, заметить, что при традиционной ХТО формируемый на поверхности изделия слой не всегда удовлетворяет условиям эксплуатации: он может быть плотным, но хрупким, непрочным с точки зрения скалывания и др.

Недостатков такого рода удается- избежать обоснованной организацией ХТО в автоматизированной установке, с некоторым усложнением технологии, но с несравненно более высоким качеством результатов.

При этомможет быть обеспечена глубина насыщенного слоя не 10-20 мкм, как при традиционной ХТО, а. порядка 1,5 - 2,5 мм, прочность и твердость поверхности вполне в этом диапазоне удовлетворительная, а далее следует плавный переход по глубине до параметров, характерных для данного металла, что обычно и тре-бувется условиями эксплуатации.

ХТО такого рода целесообразна для металлических изделий сложной формы, и не только для-стальных деталей или агрегатов ДВС, но вообще для изделий самого различного назначения, работающих в особо сложных условиях: лопаток газовых турбин, труб и полусфер, нагруженных корпусов и баков для хранения агрессивных и опасных смесейиз алюминиевых и.прочих сплавов.

Например, усталостная прочность лопаток газотурбинных двигателей после обработки повышается в 1,5 раза, объем брака, снижается примерно в 5 раз.

Конкретные условия эксплуатации требуют создания диффузионных слоев с определенными структурными составляющими, от которых зависит работоспособность.изделия. Например, для работы при повышенных температурах, в условиях трения, высоких контактных давлений, знакопеременном изгибе, требуются слои с развитой зоной внутреннего азотирования, с определенным, распределением концентрации азота и упрочняющих фаз.

Процессы ХТО как объекты управления определяются большим количеством взаимосвязанных параметров, измерение, и контроль которых не просты и вообще далеко не всегда возможны.

Поиск эффективных технологических режимов потребовал обширного объема лабораторных и промышленных исследований для обоснования алгоритмов и параметров обработки в связи с широкой номенклатурой марок сплавов и технологического оборудования.

Азотированием называют процесс диффузионного насыщения поверхностного слоя стали азотом при1 нагреве ее до 500 - 650 С в аммиачной смесиі При азотировании изделия загружаются в герметичные печи, куда поступает аммиак NH3. При нагреве аммиак диссоциирует по реакции: 2NH3 = 2N + ЗН2. Атомарный азот поглощается поверхностью и диффундирует вглубь изделия.

Типовые азотируемые стали: 38ХМЮА, 35ХМЮА, 30ХТ2НЗЮ. Глубина и- поверхностная твердость азотированного слоя зависят от ряда факторов, основные из которых — температура, продолжительность азотированияи состав;азотируемой стали. В1 зависимости? от условий-работы, деталей азотирование применяется: для повышения поверхностной твердости и:износостойкости; для улучшениям коррозионной стойкости (антикоррозионное; азотирование).

В первом случае процесс проводят при температуре; 500 -560 С в; течение; 24 — 90 часов; так как скорость азотирования; составляет 0,01 мм/Ч: Содержание азота; в; поверхностном; слое составляет 10- 12%, толщина слоя (h) 0,3 - 0,6 мм. На; поверхности получают твердость около 1000 HV. Охлаждение проводится в потоке аммиака.

Азотирование повышает твердость поверхностного слоя детали; его. износостойкость, предел выносливости и сопротивление; коррозии в атмосфере; воде; паре и т. д. Твердость азотированного слоясталишыше, чем цементованного: и сохраняется; при нагреве до-высоких температур (450 - 550: С), тогда; как твердость цементованного слоя, имеющего мартенситную структуру, сохраняется только до 200 - 225С.

Цементацией: (науглероживанием) называется ХТО, заключающаяся в диффузионном насыщении5 поверхностного слоя сталЬных изделий; углеродом? приї нагревании; в; соответствующей, среде, см. рис.1:2:

Как правило, цементацию проводят при: температурах; выше точки; Асз (930 - 9501 С), когда устойчив аустенит, растворяющий углерод, в; больших; количествах; Окончательные; свойства изделия; приобретают в результате закалки? и; низкотемпературного: отпуска, выполняемых после цементации.

Обоснование модели объекта

В число: основных звеньев; структурьь AGY ТП-процесса ХТОї входит математическая модель объекта; связывающая? температуру;давление и состав газовой среды с распределением; концентрации компонента (азота, углерода и (Т. п:), получаемой поверхностном слое изделия в результате обработки: ГПрий постановке задачш обычно предполагается, что концентрация компонента, равнаягпо; величине: заданному- потенциалу атмосферы, устанавливается на: поверхности металла в- течение; сравнительно короткого временного: интервала:

Решается задача определения кинетики концентрации; в поверхностных слоях изделия: Математическое моделирование основано назаконе Фика; согласно которому количество вещества; диффундирующего в единицу времени через единицу площади, пропорционально градиенту концентрации этого вещества. Основу модели диффузии составляет уравнение: д{х,т) &(-,: п\дЄ\. п щеіВ(х,т,Є) — коэффициентдиффузиткомпонента; Є(х,т) — концентрациям компонента в точке х в момент г при« соответствующих начальных;и граничныхусловиях. Граничные условия 1-го рода: С(0, т) = С?(О, г), (2.2) где С(0, т) — концентрация на поверхности в точке х, С(0, т), — потенциал насыщающей атмосферы (предполагается, что поверхностная концентрация остается равной потенциалу среды).

С граничными условиями 1-го рода (2.2) решается задача реставрационного насыщения при начальных условиях, описывающих начальное распределение концентрации компонента в слое: С(х, 0) = 0 + (Сп - С -е , (2.3) где Соо— концентрация компонента в объеме металла, Сп— концентрация на поверхности металла, а — показатель экспоненты.

Таким образом, задача сводится к решению уравнения (2.1) при начальном условии (2.3) и граничных условиях вида: С(0, т) = С0 = const, (2.4) С(со,т)= С(оо)= const. (2.5) Модель наглядна, дает удовлетворительное аналитическое решение, однако имеет существенный недостаток: коэффициент диффузии и концентрация на поверхности изделия предполагаются постоянными в течение всего процесса, что делает ее малопригодной для многоступенчатых технологических режимов и многофазных систем.

Граничное условие 2-го рода: D(j)dc r) = _j{Tl (26) дт где J(T) — поток диффузии компонента через границу газ-металл из активной среды через поверхность вглубь металла. Решения уравнения (2.1) для значений времени 1, 2, 3, и L32 _J - СЮ / A часов приведены на рис.2.1. С, вес % 0,9 0,6 0,3 300 600 х, мкм

Рис.2.1. Результаты моделирования: Распределение концентрации компонента в стали

Модели с граничным условием 2-го рода, в которых поток является явной функцией времени, используются в АСУ ТП сравнительно редко, так как трудно экспериментально оценить кинетику изменения потока во время хода процесса.

Например, при газовом азотировании поток азота может быть в принципе определен по среднему привесу образца, отнесенному к времени процесса и площади образца, однако полученное таким образом значение является интегральной характеристикой процес 34 са, и судить по ней о величине потока в каждый конкретный момент времени невозможно. 2.2. Многоэтапные технологии При расчете двухзонных технологических режимов цементации на первом этапе используется модель диффузионного насыщения при постоянном потенциале углерода в атмосфере, с граничным условием 1-го рода типа (2). На 1-м этапе модель имеет вид: ( ( х Y С(х,т)=Са l-erf —р= ,0 х ю, (2.7) где erf(z) — функция ошибок Гаусса. На втором этапе насыщения («выдержка») предполагается, что углерод дополнительно не поступает, его количество, поглощенное на первом этапе цементации, диффундирует в сталь. При этом граничные условия для уравнения (2.1) приобретают, таким образом, вид:

Подсистемы технического обеспечения

Подсистемы технического обеспечения

Функционирование комплекса — поэтапное, для каждого этапа характерен определенный набор параметров ХТО, основные из которых — время обработки, количество, пропорция составляющих смешивания, температура, давление. Разработанный под руководством автора управляющий контроллер реализован на современной элементной базе и соответствует следующим общим техническим требованиям: 1. Параметры входной информации: Датчик давления в камере смешивания — аналоговый, выход по напряжению (0-10 В), собственный стабилизированный источник питания. Двунаправленный интерфейс для связи аппаратно-программного блока управления с ПК. 2. Параметры выходной информации: 16-разрядная параллельная шина управления высокоточным регулятором температуры (ВРТ). Формат управляющего слова: двоично-десятичный код. 3. Элементная база: Допускается использование как отечественной, так и импортной (импортные компоненты должны быть в свободной продаже на территории РФ). 4. Помехоустойчивость: Гальваническая развязка цифровой и силовой частей. 5. Требования к интерфейсу «Контроллер - компьютер»: Надежная связь с ПК, стандартный интерфейс, стабильные протоколы обмена данными, постоянный контроль ошибок. 6. Требования к программному обеспечению (ПО):

Функционирование под ОС семейства Windows 95/98/NT/XP.

Возможность использования компилятора приемлемого языка высокого уровня (Visual Studio, Delphi и т. п.), равно как и ассемблера выбранного МК. Возможность аварийной остановки комплекса. Структура управляющего комплекса показана на рис.3.1.

Аналоговый сигнал с датчика давления преобразуется аналого-цифровым преобразователем (АЦП) в цифровой код, который далее подается на микропроцессорный контроллер (МК). МК связан с высокоточным регулятором температуры (ВРТ) и с блоком управления клапанами (БУК).

Связь МК с персональным компьютером (ПК) осуществляется через интерфейс USB (Universal Serial Bus), отличительные черты которого: высокая надежность — контроль ошибок и восстановление на уровне протокола, отпадает необходимость в собственном протоколе обмена (что потребовалось бы в случае RS-232). динамическое подключение и переконфигурирование периферийных устройств; пропускная способность (до нескольких Мбайт/с), достаточная для работы в режиме реального времени; поддержка изохронной и асинхронной передачи данных; контроль ошибок и восстановление на уровне протокола; идентификация неисправных устройств; 3.2. Функциональный состав Принципиальная схема блока управления дана на рис.3.2, общий вид электронной платы — рис.3.3, 3.4.

АЦП, используемый в схеме контроллера, подключается к МК посредством интерфейса SPI. Параллельный код с регистров сдвига поступает через шинные формирователи на ВРТ, управляющее слово имеет формат 16-разрядного двоично-десятичного кода.

Так как к интерфейсу подключены два периферийных устройства (АЦП и регистр сдвига), то необходимо осуществлять выбор, с каким устройством будет работать МК. Выходной порт микроконтроллера используется для подачи управляющих сигналов на исполнительную схему (блок управления клапанами).

Основные составляющие электронного блока управления (контроллер микропроцессорный «ATMEL» 89C5131A-TL, разъемы, и др.) представлены на рис.3.4. Схема.имеет собственное (отдельное) питание +5В. С разъема Х4 приходят сигналы управления клапанами. (CLAP1 - CLAP6). Схема имеет гальваническую развязку от схемы логического блока с МК, изображенной на рис.3.2. Гальваническая развязка реализована на оптронах. Работа, схемы (на примере открытия/закрытия одного клапана CL1).

Когда на входе CLAP1 появляется напряжение высокого логического уровня, открывается диод в оптроне VT1 и он начинает излучать свет в базу пары Дарлингтона. Транзисторы в оптроне открываются и начинают пропускать ток в базу транзистора VT2, что в свою очередь открывает транзистор VT2, и на его эмиттере появляется положительное напряжение.

Эмиттер транзистора VT2 подключен к управляющему* катоду тринистора VD7, включенному последовательно с катушкой-электромагнитного клапана CL1. Тринистор отпирается, что приводит к открытию клапана. Если на вход CLAP1 подается логический 0, то транзисторы в оптроне VT1 закроются, закроется VT2, что приведет к закрытию тринистора VD7 и клапана CL1.

Организация интерфейса

В АЦП последовательного приближения, выходная величина может быть считана в виде последовательного кода прямо с компаратора или регистра последовательного приближения (РПП). На рис.3.6 представлена функциональная схема такого интерфейса (а) и временные диаграммы его работы (б).

Выбор МК, АЦП и элементов интерфейса

В качестве: управляющего МК выбран микропроцессор Atmel: AT89G5131A-L, см. рис.4.1, исходя из следующих соображении: Процессор с достаточным быстродействием, недорогой, но, с широкоизвестным ядром 8051, имеющий 6 конечных точек. Возможность программирования не по SPI, а «напрямую», по каналу USB. Возможность программирования на языках; высокого уровня. Наличие бесплатного ассемблера, компилятора языка-G, программатора драйверов для Windows/Linux. Доступность аппаратных средств отладки (отладочная плата)

Отличительные особенности микропроцессора: Ядро 80С52Х2: Максимальная частота ядра 48 МГц в режиме х1, 24МГц — в режиме х2, двойной указатель данных Полнодуплексный усовершенствованный УАПП, три 16-разрядных таймера-счетчика; 256 байт сверхоперативнойпамяти. 32 кБ встроенной флэш-памяти; программируемой через USB или УАПП. 4 кБ ЭСППЗУ, в том числе 3 кБ для загрузки сектораи 1 кБ— для хранения данных. . Встроенное расширенное ОЗУ: 1024 Б. Встроенная схема контроля питания (POR/PFD) для наблюдения за уровнем внутреннего напряжения питания.

Полноскоростной модуль USB с генерацией прерывания по завершении передачи. Конечная точка 0 для управления передачей: 32-байтный буфер FIFO. 6 программируемых конечных точек входного или выходного направления, с поточной, прерывающейся или изохронной передачами. пятиканальный программируемый счетный массив (РСА) с 16-разрядным счетчиком, быстродействующим выходом, режимами захват/сравнение, ШИМ и функцией сторожевого таймера. Программируемый аппаратный сторожевой таймер: период переполнения от 50 мс до 6 сек при 4 МГц.

Интерфейс прерывания от клавиатуры на порте Р1 (8 разрядов). TWI (двухпроводной интерфейс): 400 кбит/с. Интерфейс SPI (режим ведущий/подчиненный). 34 линии ввода-вывода. 4 выхода для непосредственного управления светодиодами, с программируемыми источниками тока.

Система прерываний 4 уровнями приоритетов (11 источников). Режимы холостого хода (Idle) и выключения (Power-down). Встроенный генератор 0...32 МГц с аналоговой схемой ФАПЧ для синтеза частоты 48 МГц.

Содержит полноскоростной C/Se-модуль, совместимый с техническими требованиями версий USB 1.1 и 2.0. Интегрирует USB-трансиверы со стабилизатором напряжения 3,3 В и процессор последовательного интерфейса {SIE) с цифровой схемой ФАПЧ для синтеза частоты 48 МГц. Содержит логику определения USB-события (сброс и приостановка/возобновление), а также буферы FIFO, поддерживающие принудительное управление конечной точкой (ЕРО) и до 6 универсальными конечными точками при минимальном программном описании. Поддерживает функции Atmel 80С52, отличается расширением объема флэш-памяти до 32 кБ, внутреннего ОЗУ до 256 Б, четырехуровневой системой прерываний, двумя 16-разр. таймерами-счетчиками (Т0/Т1), полнодуплексным УАПП и встроенным генератором.

Кроме того, AT89C5131A-L содержит встроенное расширенное ОЗУ размером 1024 Б, двойной указатель данных, 16-разрядный реверсивный таймер (72), программируемый счетный массив (РСА), до 4 программируемых источников тока для управления светодиодами, программируемый аппаратный сторожевой таймер и схему сброса при подаче питания. Имеет два программно выбираемых режима для снижения потребляемой мощности.

В режиме холостого хода (idle) работа ЦПУ приостанавливается, но таймеры, последовательные порты и система прерываний остаются в работе. В режиме выключения (power-down) сохраняется содержимое ОЗУ, останавливается синхронизация периферийных устройств, но микроконтроллер сохраняет возможность запуска через событие USB или по внешнему прерыванию.

В качестве АЦП выбран 8-канальный 12-разрядный АЦП МАХ1270 фирмы MAXIM. Выбор обусловлен интерфейсом связи с МК, разрешающей способностью (12-разрядный АЦП имеет разрешающую способность 1/4096, или 0,0245% от полной шкалы, или -72,2 дБ, что при точности датчика давления ±1%, обеспечивает достаточный запас по точности измерений).

Многоканальность АЦП позволяет в дальнейшем расширить функциональность контроллера (присоединение дополнительных датчиков).

Отличительные особенности АЦП: Однополярное питание + 5 В. 4 программно- конфигурируемых диапазона входных сигна- лов: МАХ1270: от 0 до + 10 В, от 0 до + 5 В, 10 В, 5 В, МАХ1271: от 0 до + VREF, от 0 до + VREF/2, ± VREFj ± VREF/2. 8 входных аналоговых каналов. Скорость дискретизации 110 тыс. выборок/с. Два режима пониженного энергопотребления. Работа с встроенным или с внешним тактовым генератором. Интегральные схемы МАХ1270/МАХ1271 являются много диапазонными 12-разрядными системами сбора данных (DAS), имеющими однополярное питание + 5 В, воспринимающими вход ные аналоговые сигналы, которые могут иметь уровни выше нап ряжения шины питания и ниже уровня шины корпуса. Данные ИС имеют 8 аналоговых входных канала, которые имеют функцию независимого программирования для работы с диапазонами входных сигналов из ряда: 10 В, 5 В, от 0 до +10 В, от 0 до +5 В (MAXJ270); от 0 до +VREF, от 0 до +VREF/2, ±VREF, ±VREF/2 (МАХ1271).

Похожие диссертации на Автоматизация технологических процессов химико-термической обработки изделий на промышленных предприятиях