Разработка диспетчерской системы контроля и управления технологическим объектом

Министерство образования и науки Республики Казахстан Карагандинский государственный технический университет Кафедра «АПП»

Пояснительная записка к курсовому проекту Тема: «Разработка диспетчерской системы контроля и управления технологическим объектом»

Руководитель СмагуловаК.К.

Нугербекова А. М

Содержание Введение

1. Цель работы

2. Техническое задание

3. Вид кодированного сигнала

4. Состав устройства

5. Проектирование устройств

5.1 Проектирование шифратора

5.2 Проектирование дешифратора

5.3 Проектирование кодопреобразователя Заключение Список использованной литературы

Введение

Цифровые устройства это устройства, в которых величины принимают два значения: ноль и единица.

Шифратором называется комбинационное логическое устройство, преобразующее входной унитарный код в выходной позиционный, то есть он преобразует десятичный код в двоичный. Шифратор предназначен для понижения разрядности выходного кода Дешифратор — логическая схема с несколькими входами и с несколькими выходами, которая преобразует кодированные входные сигналы в кодированные выходные сигналы, причем входные и выходные коды различны. Входной код обычно имеет меньшее число разрядов, чем выходной код, и между входными и выходными кодовыми словами имеется взаимно-однозначное соотношение. При взаимно-однозначном значении каждое входное входовое слово порождает отличное от других выходное кодовое слово.

Кодопреоброзователь — цифровой узел, предназначен для преобразования одного кода в другой код. Например, на вход кодопреобразователя, имеющий n входов, подаётся двоичный код, а с выхода кодопреобразователя, имеющий m выходов снимается двоично-десятичный код Все эти устройства построены на комбинационной логики.

1. Цель работы Модернизация существующей системы управления и контроля на современной электронной базе.

Назначение: разрабатываемая система управления (далее по тексту СУ) предназначена для управления технологическим оборудованием на значительном удалении от пункта управления (далее по тексту ПУ). Управление осуществляется с помощью 10-ти кнопок находящихся на ПУ, дешифрация сигнала управления осуществляется блоком дешифратора, который подключает соответствующий исполнительный механизм. Индикация сработавшего исполнительного механизма осуществляется платой кодопреобразователя в виде десятичной цифры 7-ми сегментного кода.

2. Техническое задание Разработать систему диспетчерского контроля и управления исполнительными механизмами технологической установки с индикацией номера сработавшего устройства.

Количество объектов управления: 10.

Способ индикации: десятичная цифра на 7-ми сегментном индикаторе.

Вид выходного сигнала управления: «сухой» контакт.

3. Вид кодированного сигнала Кодированный сигнал представлен в следующем виде:

4. Состав устройства Функциональная схема устройства представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 — Функциональная схема устройства.

A1 — Наборное поле (представлено в приложении Б);

A2 — Шифратор;

A3 — Дешифратор;

A4 — Кодопреобразователь;

A5 — Семисегментный индекатор;

Y0 … Y9 — Сигналы управления исполнительными механизмами.

БП — Блок питания.

Общая принципиальная схема приведена в приложении А.

5. Проектирование устройств

5.1 Проектирование шифратора

Первый этап: построение таблицы истинности шифратора (таблица 1).

Таблица 1.

Второй этап: вывод формул, выражающих выходные переменные через входные.

A=X1+X2+X4+X5+Х7+Х8;

B=X0+X1+X2+X3+X4;

C= X0+X1+X2+X3+X5;

D=X0+X1+X4+X6+X7;

E=X0+X2+X4+X6+X8.

Третий этап: преобразуем данные элементы по закону Де Моргана.

A=;

B=;

С=;

D=;

E=.

Четвёртый этап: по полученным результатам проектируем схему шифратора (приложение В).

Пятый этап: расчет транзисторного ключа на выходе сигнала из шифратора (рисунок 2).

Рисунок 2 — Транзисторный ключ в шифраторе.

Выбираем транзистор КТ3102Б исходя из того, что его характеристики, , .Зная, что Iк=1мА и Uп=10B, рассчитываем R3 по формуле: Ом, а мощность рассчитываем по формуле: Вт.

Выбираем в соответствии с рядом Е24 наминал резистора R3 10 кОм, мощностью 0,125 Вт.

Теперь рассчитываем номинал резистора R1 по формуле:, а, А и Ом, а мощность рассчитываем по формуле: Вт.

Выбираем в соответствии с рядом Е24 номинал резистора R1 91 кОм, мощностью 0,125 Вт.

Резистор R2 для привязки номиналом 10 кОм.

5.2 Проектирование дешифратора

Первый этап: Проектирования дешифратора начинается с построения таблицы истинности (таблица 2).

Таблица 2.

Второй этап: вывод формул, выражающих выходные переменные через входные.

Так как схема сложная, то проведем минимизацию для упрощения схемы. Минимизация производится с помощью матриц Карно. Создадим блоки.

Рисунок 3 — Вспомогательная матрица Карно для схемы дешифратора.

Рисунок 4 — Матрицы Карно для схемы дешифратора Из полученных матриц теперь выводим формулы:

Третий этап: Пользуясь полученными результатами проектируем схему (приложение Г).

Четвёртый этап: расчет транзисторного ключа для включения реле в дешифраторе (рисунок 5).

Рисунок 5 — Транзисторный ключ в дешифраторе.

Выбираем реле РП24 исходя из того, что его характеристики Iвк=100мА, Uвк=24 В. Так же выбираем диод КД208А исходя из того, что его характеристики I=1A, Uп=200 В. Выбираем транзистор КТ972А исходя из того, что его характеристики,. Зная, что Iк=100мА, то рассчитываем сопротивление резистора R1 по формуле:

.

Мощность рассчитываем по формуле:

мВт.

Выбираем в соответствии с рядом Е24 номинал резистора R1 6,2 кОм, мощностью 0,125 Вт.

Резистор R2 для привязки номиналом 1 кОм.

5.3 Проектирование кодопреобразователя

модернизация транзисторный шифратор кодопреобразователь Первый этап: Проектирования кодопреобразователя начинается с построения таблицы истинности (таблица 3).

Таблица 3.

Следующим этапом проектирования является получение минимизированных выражений. Используя данные таблицы 3, построим 8 матриц Карно — одна вспомогательная — «Цифры» и семь для выходных переменных (рисунок 6−7).

Рисунок 6 — Вспомогательная матрица Карно для кодопреобразователя.

Рисунок 7 — Матрицы Карно для кодопреобразователя.

По матрицам рисунка 8 получены следующие выражения:

Третий этап: пользуясь полученными результатами проектируем схему (приложение Д).

Четвертый этап: расчет транзисторного ключа на выходе сигнала кодопреобразователя (рисунок 8).

Рисунок 8 — Транзисторный ключ на выходе сигнала кодопреобразователя.

Выбираем транзистор КТ3102Б исходя из того, что его характеристики, ,. Зная, что Iк=10мА и Uп=10B, рассчитываем R1:

,

Ом, Мощность рассчитываем по формуле:

Вт.

Выбираем в соответствии с рядом Е24 номинал резистора R1 1,8 кОм, мощностью 0,125 Вт.

Рассчитываем R3:

Ом, Мощность рассчитываем по формуле: Вт.

Выбираем в соответствии с рядом Е24 номинал резистора R3 750 Ом, мощностью 0,125 Вт. Резистор R2 для привязки номиналом 10 кОм.

Заключение

В процессе разработки курсового проекта я разработала следующие цифровые устройства: шифратор, дешифратор и кодопреобразователь. Научилась логически мыслить. Воспользовалась матрицами Карно при проведении минимизации логических функций. Научилась строить схемы. Разработала микросхемы цифровых устройств. Применила световую индикацию при разработке кодопреобразователя.

Список используемой литературы

1. Шило В. Л. Популярные логические микросхемы. Справочник. Москва. Радио и связь. 1987.

2. Боровский В. П. Справочник по схемотехнике для радиолюбителей. Киев. Техника. 1987.

3. Степаненко И. П. Основы микроэлектроники. Москва. Сов. радио, 1980.