Введение 8
1 Обзор газодинамических систем и компонентов автоматизации 9
1.1 Газодинамический стенд 9
1.2 Шаговый двигатель компонент автоматизации 13
1.3 Типы температурных датчиков и принцип их работы 21
1.4 Газодинамические датчики потока 24
1.5 Типы датчиков влажности и принцип их работы 26
2 Разработка системы автоматизированного управления газодинамическим стендом 32
2.1 Микропроцессорная техника в системах управления технологическими процессами 32
2.2 Язык программирования 39
2.3 Микроконтроллеры серии 8051 40
2.4 Система автоматизированного управления газодинамическим стендом 47
2.5 Разработка модуля управления температурой 50
2.6 Разработка модуля управления сбросом парогазовой смеси 54
2.7 Разработка модуля управления разбавления воздухом 56
2.8 Разработка модуля управления влажностью воздуха 59
2.9 Разработка главного модуля управления 62
2.10 Автоматизированная работа газодинамического стенда 67
3 Техника безопасности при эксплуатации электрооборудования 68
Заключение 71
Список использованных источников 72
Приложение А. Задание на выпускную квалификационную работу магистра 74
Приложение Б. Схема электрическая функциональная, схема электрическая принципиальная 78
Приложение В. Листинг программ микроконтроллеров 5081 81
Приложение Г.Заявление и протокол проверки магистерской диссертации на оригинальность 115
Приложение Д.Презентация 119
Применение газодинамических стендов для исследования чувствительности газовых сенсоров, а также контроль газодинамической среды в процессе выполнения поверки измерительных приборов является актуальной. В настоящее время в связи с развитием новых технологий контроля парогазовых сред, а также создания новых газовых сенсоров контроля загрязнения окружающей среды является перспективным направлением в мире. Разработка новых технологий по созданию газовых сенсоров обеспечивают высокую чувствительность измерений к контрольному продукту парогазовых сред. Определение их чувствительности в широком диапазоне диктуют новые требования к испытательному оборудованию. Следовательно, постоянная модернизация и новые технические решения должны идти в ногу со временем.
Цель работы - разработать автоматизированную систему управления газодинамическим стендом для создания парогазовых смесей с заданной концентрацией контрольного продукта.
Для достижения цели необходимо выполнить следующие задачи:
- выполнить анализ компонентов электроники используемых в системах автоматизации, как для технологических процессов, так и для систем автоматики по безопасности;
- выполнить анализ применяемых измерительных приборов используемых в системе автоматизации;
- выполнить анализ исполнительных компонентов применяемых в качестве движущей силы в системах автоматизации;
- выполнить анализ микропроцессорной техники, которые упрощают систему управления технологическим процессом;
- разработать автоматизированную систему управления газодинамическим стендом.
1 Обзор газодинамических систем и компонентов автоматизации.
1.1 Газодинамический стенд
Газодинамический стенд (ГДС) предназначен для измерения и анализа химических и физических свойств веществ, а также для подготовки лабораторных образцов парогазовых смесей (ПГС) путем разбавления и смешивания. Газодинамический стенд может использоваться в нормальных климатических условиях от 20 °C до 80 °C, в условиях моделирования воздействия ПГС на испытываемые вещества, а также для анализа эксплуатационных характеристик и показателей надежности технологии химического контроля. Полученные результаты используются для оценки концентрации ПГС.
Газодинамический стенд обеспечивает заданные функции с возможностью управления концентрацией целевого компонента различных веществ в режиме реального времени с заданной точностью. Газодинамический стенд состоит из диффузионного дозатора с изменяемой поверхностью испарения испытуемого вещества; смесителя газового потока для смешивания газа-носителя и чистого воздуха; капилляра и фильтр- поглотителя, включающего систему разбавления и несколько непрерывных модулей типа каскад.
Известна динамическая установка «Микрогаз-Ф» для приготовления газов и парогазовых смесей, содержащих заданные компоненты [1]. Установка предназначена для приготовления газов и парогазовых смесей с заданными массовыми концентрациями или объемными долями компонентов, используемых в промышленности, научных исследованиях и экологическом мониторинге. Установка «Микрогаз-Ф» представляет собой универсальный тип многоканального генератора сертифицированных газовых смесей, часто отказывающегося от использования парогазовых смесей (ПГС) в баллоне. Принцип действия установки основан на непрерывной генерации ПГС смесей термодиффузионным методом (с использованием микропотоковых источников газа и пара) или методом динамического разбавления (смешивание газовых потоков при заданных объемных расходах) и их комбинации....
В результате выполнения работы было выполнено следующее:
- проведен анализ компонентов электроники используемых для проектов автоматизации, как технологических процессов, так и систем автоматики;
- проведен анализ измерительных приборов применяемых в системе автоматизации;
- проведен анализ исполнительных компонентов применяемых в качестве движущей силы в системах автоматизации;
- проведен анализ микропроцессорной техники, которые упрощают систему управления технологическим процессом;
- разработана автоматизированная система управления газодинамическим стендом, что позволяет упростить процесс создания парогазовых смесей с заданной концентрацией контрольного вещества.
