Контрольная работа по «Применение микропроцессоров и моделирование в производстве»

Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Иркутский государственный технический университет»

 

Кафедра __металлургии цветных металлов__

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине «Применение микропроцессоров и моделирование в производстве»

 

 

 

 

 

 

Выполнил студент группы МЦз-10-1

Рюмкин А.В.

Проверила преподаватель

Немчинова Н.В.

 

 

 

 

Иркутск 2015

Вариант № 3

Вопрос 1. Микропроцессоры (микроконтроллеры) как неотъемлемая часто современных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). Виды АСУТП, применяемых на алюминиевых предприятиях.

 

Микропроцессор - центральное устройство (или комплекс устройств) ЭВМ (или вычислительной системы), которое выполняет арифметические и логические операции, заданные программой преобразования информации, управляет вычислительным процессом и координирует работу устройств системы (запоминающих, сортировальных, ввода — вывода, подготовки данных и др.). В вычислительной системе может быть несколько параллельно работающих процессоров; такие системы называют многопроцессорными. Наличие нескольких процессоров ускоряет выполнение одной большой или нескольких (в том числе взаимосвязанных) программ. Основными характеристиками микропроцессора являются быстродействие и разрядность. Быстродействие - это число выполняемых операций в секунду. Разрядность характеризует объём информации, который микропроцессор обрабатывает за одну операцию: 8-разрядный процессор за одну операцию обрабатывает 8 бит информации, 32-разрядный - 32 бита, 64-разрядный – 64 бита. Скорость работы микропроцессора во многом определяет быстродействие компьютера. Он выполняет всю обработку данных, поступающих в компьютер и хранящихся в его памяти, под управлением программы, также хранящейся в памяти.

Контроллером в технике считается управляющее устройство, осуществляющее регулирующие или контролирующие функции в системе. Контроллер, реализованный на одном кристалле, называется микроконтроллером. Современный микроконтроллер является большой цифровой интегральной схемой, объединяющей миллионы, выполненных по микронным технологиям, транзисторов.

Микроконтроллер состоит из трех, связанных системными шинами, элементов: процессорного ядра, памяти и набора программируемых функциональных блоков различного назначения.

Процессорное ядро (MCU - Microprocessor Com Unit) является основой микроконтроллера. Оно выполняет все вычислительные операции и одновременно, управляет работой всех остальных элементов схемы. По системным шинам процессорное ядро обменивается данными с памятью и всеми функциональными (ннж.ши Разрядность процессорного ядра определяет разрядность микроконтроллера Наиболее распространены в настоящее время 8-битные (8-разрядные) микроконфолперы Вместе с тем, широкое применение в простых задачах находят и 4-битные издания, а в сложных высокопроизводительных системах 16- и 32-битные

В памяти (Memory) хранится программа работы микрокош рол лора, исходные данные и все промежуточные результаты вычислений. Память состоит из множества многоразрядных ячеек, каждая из которых имеет свой адрес По этому адресу процессорное ядро находит конкретную ячейку памяти в процессе обмена. Память микроконтроллера обычно разделена на две части: память данных (Data Memory) и память программ (Program Memory).

Функциональные блоки различных типов обеспечивают взаимодействие микроконтроллера с внешним миром. Эти блоки могут выполнять самые различные функции: ввод и вывод информации, подсчет внешних событий и интервалов времени, передача внешних запросов на процессорное ядро, аналого-цифровые и цифроаналоговые преобразования сигналов, сравнение различных величин, контроль за напряжением питания и др. Для процессорного ядра любой функциональный блок представляется в виде одного или нескольких регистров. Каждый регистр имеет свой оригинальный адрес, по которому процессорное ядро находит его в процессе работы.

Программа работы микроконтроллера хранится в памяти в виде последовательности команд (инструкций). 8 процессе работы процессорное ядро последовательно извлекает из памяти инструкции, расшифровывает и выполняет их. В зависимости от инструкции в ядре выполняются различные арифметические и логические операции, пересыпки данных. При необходимости, в процессе выполнения инструкции, процессорное ядро обращается за данными к ячейкам памяти и функциональным блокам, либо пересыпает в них результаты вычислений. Множество инструкций, которые понимает процессорное ядро, образует систему команд микроконтроллера

 

Виды АСУТП, применяемых на алюминиевых предприятиях.

Технологический комплекс автоматизации процесса электролиза включает в себя: систему транспортирования и раздачи глинозёма (ЦРГ), систему автоматизированной подачи глинозёма (АПГ) и систему автоматизированного управления "ТРОЛЛЬ" разработки компании "ТоксСофт". Технические решения конструкции ЦРГ и АПГ разработаны совместно с ОАО "СибВАМИ".

Система управления "ТРОЛЛЬ" предназначена для автоматического управления технологическим процессом электролиза алюминия в масштабах электролизного корпуса, серии, цеха или завода. Главными достоинствами системы являются:

- полный контроль и управление процессом подачи энергии в каждый электролизёр;

- полный контроль и управление концентрацией глинозёма в электролите для каждого электролизёра;

- полный контроль и управление технологическим процессом электролиза алюминия в масштабах корпуса, цеха, завода.

 

Система АПГ предназначена для дозированного питания электролизёра глинозёмом и фтористым алюминием под управлением АСУТП "ТРОЛЛЬ". Система рассчитана на 6 точек питания глинозёмом, одну точку питания фтористыми солями и осуществляет дозированную подачу материала согласно технологическому алгоритму.

Система ЦРГ предназначена для транспортирования глинозёма из прикорпусного силоса вдоль корпуса электролиза и загрузки в бункеры АПГ электролизёров. В качестве транспортного элемента используется аэрожёлоб с тканевой пористой перегородкой. Транспортная схема представляет собой цепочку из нескольких транспортных модулей, которые составляют единую разветвлённую транспортную систему.

Целью внедрения системы является полная автоматизация процесса электролиза, что позволит добиться лучших производственных и экологических показателей.

 

 

АСУТП газоочистки имеет двухуровневую структуру и реализована на контроллерах SIMATIC S7-300 и АРМ оператора, сконфигурированного с помощью SCADA-системы WinCC. Каждая из четырех скрубберных установок оснащена своим контроллером. АРМ оператора, представляющий собой верхний уровень АСУТП, предназначен для централизованного контроля всех четырех установок. Обмен информацией между контроллерами и АРМ реализован по сети Industrial Ethernet. 
Одной из особенностей системы является использование оптических линий связи между контроллерами, расположенными в щитовых помещениях на скрубберных установках, и АРМ оператора. Это обусловлено сильными магнитными полями от оборудования электролизного цеха. 
Основными функциями системы являются:

• контроль технологических параметров процесса и состояния оборудования;
• учет моторесурса (наработки) оборудования (количество включений, наработка с момента последнего включения, суммарная наработка);
• счетчики расходов (за последний час, I, II, III смену, сутки, месяц; с начала суток, смены, месяца; суммарный расход, а также предусмотрен расчет за любой заданный промежуток времени);
• сигнализация предельных значений параметров и аварийных ситуаций;
• ведение архивов истории изменения параметров и событий;
• формирование печатных отчетных форм. Дальнейшая перспектива развития системы заключается в реализации функций управления оборудованием и регулирования технологических параметров после этапа оснащения скрубберных установок соответствующим оборудованием.

 

 

 

Задача

Пример 1.  Двоично-десятичные преобразования  

степень основания
значение позиций	8	4	2	1
двоичное  (001100112)	1	0	0	1
Десятичный эквивалент	18+	04+	02+	11+
	8	0	0	1=910

 

Решение:

 

Пример 2.  Двоично-десятичные преобразования

степень основания
значение позиций	128	64	32	16	8	4	2	1
двоичное  (001100112)	0	0	1	1	0	0	1	1
Десятичный эквивалент	0128+	064+	132+	116+	08+	04+	12+	11+
	0	0	32+	16+	0	0	2+	1=5110

 

Решение:

 

Пример 3. Десятично-двоичные преобразования

 

48 / 2 = 24 остаток 0

24 / 2 = 12  остаток 0

12 / 2 = 6  остаток 0

6 / 2 = 3 остаток 0

3 / 2 = 1 остаток 1

Решение: 

Список используемой литературы

1. Сартаков В.Д. «Микропроцессорное управление электроприводами». Часть 1, 2., 1999 г.
2. Советов Б.Я. «Информационные технологии»/Б.Я. Советов « ИТ»;-М: Высшая школа.,2005-263с.