Федеральное агентство по образованию  Российской Федерации

    Дагестанский Государственный  Технический  Университет 
 

 
 
 
 
 

                                                                 Кафедра   ВТ 
 
 

 
 

                                                                     По дисциплине:

                      «Методы автоматизированного проектирования»

                                               На тему:

«Аппаратные средства автоматизированной газораспределительной станции» 
 
 
 

                                                                                     Выполнил: ст-т 5-го курса

         Гр.У531

                                                                                                          Имамалиев З.С 

                                                                                             Проверил: Магомедов И.А 
 
 
 

                             

Махачкала 2009 г. 

Аннотация 

           В данном курсовом проекте  рассматривается разработка аппаратных средств автоматизированной газораспределительной станции.

       В проекте разработаны структурные,  функциональные и принципиальные  схемы. 

   Пояснительная записка к курсовой  работе содержит:

• Страниц _______
• Рисунков ______
• Таблиц ______

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                             Введение 

       Использования микроэлектронных средств в изделиях производственного, спортивного и  культурно-бытового назначения не только приводит к повышению технико-экономических  показателей изделий (стоимость, надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров), но и позволяет многократно сократить сроки разработки, отодвинуть сроки «морального старения» изделия, но и придает им принципиально новые потребительские качества (расширенные функциональные возможности, модифицируемость, адаптивность и т. д.).

       За  последние годы в микроэлектронике бурное развитие получили направление, связанное с выпуском микропроцессоров и однокристальных микроконтроллеров, которые предназначены для «интеллектуализации» оборудования различного назначения. Однокристальные микроконтроллеры включающие в себя все приборы, конструктивно выполненные в виде  БИС и включающие в себя все составные части, микро-ЭВМ: микропроцессор, память программы и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Использование микроконтроллеров в системах управления обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при столь низкой стоимости (во многих применениях система может стоять только из одной БИС микроконтроллера), что микроконтроллерам, видимо, нет разумной альтернативной элементной базы для построения управляющих и (или) регулирующих систем. Например, в современных автомобилях установлены до 20 микроконтроллеров различного назначения и такое направление будет развиваться и в дальнейшим. КК настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно однокристальный микроконтроллеры. Отечественная электронная промышленность, имевшая некоторые успехи в данной области, в настоящие время утратила свои позиции среди производителей микропроцессоров и микроконтроллеров. Поэтому при разработке микропроцессорных устройств и систем российские специалисты вынуждены пользоваться, в основном, зарубежной элементной базой, которая доступна широкому кругу потребителей. Особое внимание в настоящие время уделяется внедрению микропроцессоров, обеспечивающих решение задач автоматизации управления механизмами, приборами и аппаратурой. Адаптация микропроцессора к особенностям конкретной задачи осуществляется в основном путем разработки соответствующего программного обеспечения, заносимого затем в память программ. Аппаратная адаптация в большинстве случаев осуществляется путем подключения необходимых интегральных схем обрамления и организации ввода –вывода, соответствующих решаемо задачи.

Критерии  выбора МП в системах управления

       При создание цифровых систем автоматически  и управления приходится решать две  основные задачи. Первая связана с  необходимостью принятия решения о  целесообразности использования МП как элементной базы. Вторая – с выбором конкретного типа микропроцессора. Выбор между традиционной и микропроцессорной реализациями цифровых устройств должен в каждом конкретном случае осуществляется с учетом многих факторов, окружающие данное применения. МП представляет собой системный компонент универсального применения. Универсальность МП позволяет использовать их для реализации широкого набора арифметических и логических операция вместо цифровых автоматов., построенной на основе схемной логики. Однако программная реализация алгоритмов в МП происходит медленнее, чем в специализированном цифровом автомате.

       Для оценки той или другой реализации может быть принят следующие критерии: если реализуемое устройство функций  относительно просты и нет необходимости  в частой модификации, то экономически традиционная аппаратная реализация с фиксированной логикой. Если же имеется широкий набор функции (алгоритмов) средней и повышенной сложности и требуется функциональная гибкость или модификация системы, то целесообразна микропроцессорная реализация алгоритмов при условии при условии обеспечения требуемого быстродействия. После принятия решения о разработке системы на основе МП решается задача конкретного типа.

       В мире выпускается свыше 500 типов  микропроцессоров и большое число их находятся в разработке, что усложняет проблему выбора. Каждая конкретная область применения МП предъявляет специфические требования к их логическим и вычислительным мощностям, гибкость, быстродействию, стоимости, надежности и других характеристикам. Это, в свою очередь, обслуживает расширение спектра, выпускаемых МП, и создание, наряду с универсальными, специализированных МП, наиболее полное удовлетворяющих предъявляемым требованиям. Комплексная сравнительная оценка качества МП должна осуществляться по совокупности основных технико-экономических характеристик, которые являются наиболее важными для данной области применения. Перед проектированием пользователь определяет требования к ней и функции, которая система должна выполнять.

       Микропроцессорную систему проектируют по модульному принципу, который обеспечивает возможность подключения большого количества запоминающих устройств (далее ЗУ) и устройств ввода-вывода (далее УВВ), а также возможность расширения системы.

       Магистральная структура связи между устройствами МП системы минимизирует аппаратуру при распределение информации по параллельным входам и выходам, уменьшает количество схем сопряжения, обеспечивает возможность расширения системы и позволяет реализовать режим прямого доступа к памяти.

       Наряду с этим параметрами существенное значение имеют стоимость, количество МП, необходимых для реализации конкретной системы, наличия полной номенклатуры микропроцессорных БИС, особенно интерфейсных и других вспомогательных микросхем, наличие контрольно-измерительной аппаратуры, пакетов прикладных программ и т. п.

       В каждом конкретном случае применения МП должны быть выделены определяющие параметры, по которым будут сравниваться и оцениваьься их качество. 
 
 
 

Глава1.Анализ технического задания    и современное состояние вопроса разработки и построения системы 
 

     В последние годы в России  наблюдается расширение номенклатуры и повышение технического уровня выпускаемых газораспределительных станций. Всё более актуальными становятся вопросы повышения безопасности эксплуатации ранее изготовленных станций. Это приводит к необходимости совершенствования существующих и создания новых микропроцессорных приборов и систем их защиты, контроля и управления. Опыт эксплуатации газораспределительных станций  свидетельствует о том, что около половины аварий и несчастных случаев происходит из за низкой трудовой и производственной дисциплины.

Станции обеспечивают выполнение следующих функций:

• редуцирование газа высокого давления до указанного низкого и поддержание его с определенной точностью;
• подогрев газа перед редуцированием;
• автоматическое управление режимами работы технологического оборудования станции, в том числе ограничение поставок газа по требованиям газораспределяющей организации (ГРО);
• выдача аварийных и предупредительных сигналов при нарушениях работы на пульт диспетчеру или оператору.
• измерение расхода газа с многосуточной регистрацией данных и передачей информации на уровень газораспределяющей организации;
• одоризация газа;
• очистка газа от капельной влаги и механических примесей

       В данном курсовом проекте  рассматривается разработка аппаратных  средств автоматизации газораспределительных  станций (ГРС).Система управления  ГРС предназначена для учёта  количества газа на входе и  на выходе ГРС, а также для  решения задач управления. Система должна обеспечивать учёт и индикацию расхода газа, а также передачу учётной информации на диспетчерский пункт (ДП) по интерфейсу RS-232 по запросу ДП.

      Система должна контролировать следующие параметры:

• Канал давления
• Канал температуры
• Датчики расхода
• Индикация и  учёт расхода газа

Текущие и допустимые значения параметров должны отображаться на ЖКИ. Пределы измерения: Рвых =3-12 кгс/см; Рвх =12-55 кгс/смﯦ  
 
 
 
 

Cовременное состояние вопроса разработки и построения системы 

      Автоматические блочные газораспределительные станции "Энергия" предназначены для питания отдельных потребителей природным, попутным, нефтяным, предварительно очищенным от тяжелых углеводородов, и искусственным газом от магистральных газопроводов с давлением (1,2—7,5 МПа) путем снижения давления до заданного (0,3—1,2 МПа) и поддержания его. Станции "Энергия" эксплуатируются на открытом воздухе в районах с умеренным климатом при температуре окружающего воздуха от –40 °С до +50 °С с относительной влажностью 80% при 20 °С. ТУ 51-03-22-85. Разрешение Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору РФ № РРС 00-17765 от 08.09.2005 г.

                                Основные функции ГРС Энергия:

• очистка газа от капельной влаги и механических примесей;
• сброс конденсата в дренажную емкость;
• подогрев газа перед редуцированием;
• редуцирование высокого давления газа до заданного и поддержание его с определенной точностью при изменениях входного давления или расхода газа;
• одоризация газа перед подачей потребителю;
• измерение расхода газа с многосуточной регистрацией;
• автоматическое управление режимами работы станции;
• выдача аварийных и предупредительных сигналов при нарушениях режима работы на пульт диспетчеру или оператору.