Обзор и сравнительный анализ методов измерения уровня жидкости. Основные виды уровнемеров. Выбор структурной схемы, разработка и расчет ее узлов. Разработка алгоритма программы для микроконтроллера. Расчет технико-экономических показателей проекта.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

61259898

Содержание

• Введение
• 1. Обзор и сравнительный анализ методов измерения уровня
• 1.1 Емкостные уровнемеры
• 1.2 Поплавковые и буйковые уровнемеры
• 1.3 Уровнемеры с визуальным отсчетом
• 1.4 Акустические уровнемеры
• 1.5 Гидростатические уровнемеры
• 1.6 Индуктивные уровнемеры
• 2. Выбор структурной схемы
• 3. Разработка и расчет узлов принципиальной схемы
• 3.1 Расчет генератора треугольного напряжения
• 3.2 Расчет датчика и усилителя
• 3.3 Расчет выпрямителя
• 3.4 Расчет фильтра
• 3.5 Модуль аналого-цифрового преобразователя
• 3.7 Модуль микроконтроллера
• 3.8 Модуль внешней памяти команд
• 3.9 Модуль последовательного интерфейса RS-232C
• 3.10 Модуль клавиатуры и дисплея
• 3.11 Модуль счетчика времени
• 3.12 Расчет генератора тактовых импульсов
• 3.13 Расчет распределителя импульсов и коммутаторов
• 3.14 Расчет устройства сравнения
• 3.15 Расчет световой и звуковой индикации
• 3.16 Расчет схемы запуска и управления насосом
• 3.17 Расчет блока питания
• 4. Разработка программного обеспечения
• 4.1 Разработка алгоритма программы для микроконтроллера
• 4.2 Разработка алгоритма программы для внешней ПЭВМ
• 5.Технико-экономическое обоснование проекта
• 5.1 Определение трудоемкости работ по НИР и ОКР
• 5.2 Расчет затрат на НИР и ОКР
• 5.3 Расчет эксплуатационных расходов
• 5.4 Расчет эксплуатационных расходов аналога
• 5.5 Технико-экономические показатели
• 6. Охрана труда и техника безопасности
• 6.1 Основные меры безопасности при обслуживании действующих электроустановок
• 6.2 Технические и организационные мероприятия, обеспечивающие безопасность работ в действующих ЭУ
• Заключение
• Список использованной литературы
• Приложения

Введение

Бурное развитие компьютерных технологий в последние десятилетия привело к тому, что уже, наверное, ни одна область человеческой жизни не обходится без компьютерной техники. Медицина, сельское хозяйство, производство, сфера обслуживания, наука, образование, быт, военные технологии, экономика - везде микропроцессорная техника помогает человеку, позволяя более эффективно и экономично организовывать свой труд, экономить время. Компьютеры так плотно вошли в нашу жизнь, что мы уже порой и не замечаем, что во многих устройствах, окружающих нас, используются микрокомпьютеры: будь то цифровой телевизор, музыкальный центр, кухонный комбайн, пылесос или другое устройство.

Микроконтроллеры на базе ОЭВМ решают все более широкий и трудоемкий круг задач. При этом возрастает сложность разрабатываемых систем, а соответственно и программного обеспечения по управлению этими системами. На данном этапе развития технологий производства различных микросхем все большую часть в конечной стоимости всего проекта составляет разработка программного обеспечения для проектируемого устройства.

Использование микроэлектронных средств в различных изделиях не только приводит к повышению технико-экономических показателей (стоимости, надежности, потребляемой мощности, габаритных размеров и т.д.) и позволяет многократно сократить сроки разработки и отодвинуть время "морального старения", но и придает им принципиально новые потребительские качества, расширяет функциональные возможности.

В последние годы в микроэлектронике бурное развитие получило направление, связанное с выпуском однокристальных микроконтроллеров, которые предназначены для "интеллектуализации" оборудования различного назначения. ОЭВМ представляют собой приборы, конструктивно выполненные в виде БИС и включающие в себя все составные части микроЭВМ: микропроцессор, память программ и память данных, а также программируемые интерфейсные схемы для связи с внешней средой. Использование микроконтроллеров в системах различного назначения обеспечивает достижение исключительно высоких показателей эффективности при низкой стоимости. К настоящему времени более двух третей мирового рынка микропроцессорных средств составляют именно однокристальные ЭВМ.

На сегодняшний день имеется несколько десятков различных типов микропроцессорных наборов и однокристальных микроЭВМ, отличающихся разрядностью, системой команд, быстродействием, потребляемой мощностью, номиналами питания и т.д.

Одной из особенностей развития науки и техники нашего века является развитие электроники. Без электронных устройств ныне не может существовать ни одна отрасль промышленности, транспорта, связи. Усиленное развитие и применение электроники вызвано возросшими потребностями промышленности. Достижения электроники влияют не только на экономическое развитие нашего общества, но и на социальные процессы, распределение рабочей силы, образование, электронные устройства все шире применяются в быту.

Современный уровень развития энергетических и других промышленных установок характеризуется интенсификацией технологических процессов с использованием агрегатов большой мощности. Например, в теплоэнергетике единичные мощности возросли за 30 лет в десятки раз, а в атомной энергетике - в сотни раз. Примерно так же возросли скорости протекания технологических процессов, число измеряемых параметров на одном агрегате, которое в настоящее время исчисляется тысячами. Поэтому надёжность средств измерения и информационно-измерительных систем во многих случаях определяют надёжность агрегата в целом. Без достоверных значений параметров и автоматического контроля за этими значениями, в большинстве случаев нельзя управлять процессом или агрегатом, без средств измерения невозможна автоматизация. Особенно большое значение приобретают вопросы получения достоверных значений измеряемых параметров в связи с задачами комплексной автоматизации технологических процессов и более эффективного использования производственного потенциала. Решение этих задач требует анализа процессов и их технико-экономических показателей, а для этого нужны надёжные и точные средства измерения.

Уровень является одним из важных параметров в ряде технологических процессов. В химической промышленности измерение уровня составляет до 40% всех измерений. Условия измерения самые разнообразные - кипящие жидкости при высоких давлениях и температурах (барабаны энергоблоков, выпарные установки и др.), агрессивные жидкости (кислоты, щелочи, жидкий хлор и др.), неагрессивные жидкости в емкостях высотой 20 м и более.

Под измерением уровня понимается индикация положения раздела двух сред различной плотности относительно какой-либо горизонтальной плоскости, принятой за начало отсчета. Средства измерения уровня называют уровнемерами.

Измерение уровня - довольно распространенный измерительный процесс в нефтеперерабатывающей, нефтехимической и других отраслях промышленности. Иногда по результатам измерения уровня судят об объемном количестве вещества, содержащегося в резервуарах (баках, цистернах, танках и т.п.). Для этого используют либо мерные емкости постоянного (по высоте) поперечного сечения (например, мерные баки объемных расходомерных установок), либо специальные тарировочные таблицы, ставящие в соответствие каждому текущему значению уровня значение объема резервуара. В ряде отраслей промышленности, например, в химической и пищевой, в промышленности строительных материалов или в области подъемно-транспортной техники, к приборам для измерения уровня заполнения емкостей и сосудов или уровнемерам предъявляют различные требования. В ряде случаев требуется только сигнализация определенного предельного уровня; в других случаях необходимо непрерывное измерение уровня заполнения. При выборе уровнемера необходимо учитывать такие физические и химические свойства материала, как температура, абразивные свойства, вязкость, электрическая проводимость, радиоактивность, химическая агрессивность и т.д. Кроме того, следует принимать во внимание рабочие условия в резервуаре или около него: давление, вакуум, нагревание, охлаждение, способ заполнения или опорожнения (пневматический или механический) резервуара, наличие мешалки, огнеопасность и взрывоопасность.

Как и все средства измерений, уровнемеры состоят из совокупности измерительных преобразователей и вспомогательных устройств, необходимых для осуществления процесса измерения (устройств для линеаризации функций преобразования, отсчетных устройств и т.д.).

Первичный преобразователь (датчик) воспринимает измеряемую величину - уровень - и преобразует ее в выходной сигнал (электрический, пневматический, частотный), поступающий на последующие преобразователи, или в показания, отсчитываемые по шкале уровнемера.

Измерение уровня жидкости играет важную роль при автоматизации технологических процессов, особенно если поддержание уровня связано с условиями безопасной работы оборудования. Наибольшее распространение для измерения уровня жидкостей получили гидростатический и поплавковый методы измерения. Несколько меньше распространены буйковые и емкостные методы. Акустический, индуктивный, высокочастотный и другие методы получили ограниченное распространение. Очень широко распространены сигнализаторы и реле уровня, которые могут срабатывать с погрешностью...