Современные информационные технологии. Компьютерная  инженерия

Дубовик Т.Н., Савчук О.П.

Украинский государственный химико-технологический университет

Розробка СКС- терморегуляції хімічного реактору на базі PIC мікроконтролеру.

У роботі виконується розробка проекту системи, що керує процесами терморегуляції у хімічному реакторі.

Дана система може використовуватися у хімічному реакторі, що виконує переробку деревного вугілля. Ця система повинна надавати максимум можливостей з заданою точністю. Забезпечуючи можливість контролювати процеси нагрівання теплообмінника та охолодження вугілля. Дана система надає можливість полегшення процесу виготовлення деревного вугілля, за рахунок, автоматизації контролю терморегуляції, на апаратному та програмному рівні.

Автоматизований процес регуляції теплообміну, на необхідних ділянках дозволить сприяти запобіганню випадання в газовому тракті конденсату та низькотемпературної корозії.

Реалізація програмно-апаратного інтерфейсу дозволяє автоматично керувати охолодженням та стабілізацією температури, через комп’ютер або вручну, на керуючих елементах системи.

Розроблена нова схема пристрою, за якою сигнал зчитуваний термодатчиками виводився в обробленому вигляді на аналоговий дисплей чи екран комп’ютера через розроблений інтерфейс. Сам інтерфейс дасть змогу, програмно керувати процесами теплообміну, з фіксацією у журналі подій, усіх дій що викликали відхилення показників системи від норми. Використання РІС-мікроконтролерів при конструюванні, надасть економічність та практичність у застосуванні розробленої системи. Система керується за допомогою реалізованого зв'язку через USB-порт, який може застосовуватися на значно більшій кількості комп'ютерних приладів, на відміну від COM-порту, що не входить до комплектації значної кількості сучасних комп'ютерів як застарілий.

Для управляючого мікроконтролеру, написана спеціальна програма на асемблері, котра є цілком новою.

Схема керуючого приладу розроблена у програмному середовищі Proteus, де, завдяки симуляції, прилад був побудований та протестований.

Завдяки універсальності розробленої системи, вона може застосовуватися як для великих температурних діапазонів, так і для незначних, більш побутових потреб. Для цього необхідно лише змінювати температурний датчик, та коректувати температурний гістерезис, за котрим орієнтується система.

Використання розробленої комп’ютерної системи дозволить мінімізувати енергетичні затрати що виконуються при терморегуляційних процесах, котрі забезпечують вихідну якість деревного вугілля, шляхом чіткого контролю основних елементів охолодження.

Основні моменти роботи системи, завжди записуються в журнал подій, що надає змогу оператору системи чітко контролювати будь-які події, що можуть виникати, а також запобігати перебігу негативних реакцій у реакторі.

З метою дотримання техніки безпеки, дана система обладнана засобами для роботі у аварійному режимі, котрий забезпечить можливість відключення будь-яких різко негативних температурних коливань шляхом критичного охолодження.

Шляхом реалізації усіх планових ідей, дана система може застосовуватися не лише у реакторах хімічного призначення, а і у будь-яких інших конструкціях, для належного функціонування яких необхідна система керування терморегуляцією.

Розроблена комп’ютерна система терморегуляції для хімічного реактору що виконує процес піролізу.

Визначено перелік задач та цілей необхідних для виконання роботи:

· представлення проекту роботи

· дослідження роботи системи з РІС мікроконтролером

· вивчення процесу створення піролізу

· підбір необхідних елементів та матеріалів

· підготовка інтерфейсу

· реалізація проекту пристрою

· проектування схеми пристрою

· розробка програмного інтерфейсу

· написання програми для керуючого мікроконтролеру

· симуляція роботи системи у програмному середовищі.

В процесі розробки СКС- терморегуляції хімічного реактору на базі PIC мікроконтролеру було проведено такий обсяг робіт:

1) при дослідженні роботи мікроконтролеру типу PIC у роботі вказана його архітектура, засоби корегування та налаштування;

2) при дослідженні роботи системи з РІС мікроконтролером, у роботі вказано основні елементи системи та методи її функціонування;

3) зазначені необхідні умови для функціонування пристрою та системи;

4) написана програма для керування системою через зручний інтерфейс;

5) вказано шляхи зміни функціоналу системи котрі можуть бути застосовані у періоді подальшої експлуатації чи сферах застосування;

6) визначено основні необхідні складові для створення системи з їх описом та класифікацією.

У даній роботі міститься приклад вихідних кодів та прошивки.

Таким чином, задачі вирішені у повному об’ємі, а мета є досягнутою - маємо систему для керування процесом терморегуляції у хімічному реакторі що виконує виробництво піролізу.

Литература

1. Алпатов АП. Подвижное управление механическими системами. Киев: Наук. думка, 1999.–200с.

2. Аріс Р., Аналіз процесів в хімічних реакторах, М., 1967; Льовеншпіль О., Інженерне оформлення хімічних процесів, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1969; Іоффе Л. І., Письмен Л. М., Інженерна хімія гетерогенного каталізу, 2 видавництва, Л., 1972.

3. Березовський В.Я. Терморегуляція // Українська радянська енциклопедія. В 12-ти томах / За ред. М. Бажана. — 2-ге вид. — К.: Гол. редакція УРЕ, 1974-1985., Том 11. кн.1., 1984, К,, стор. 218

4. Пономаренко Л.А., Щелкунов В.И., Скляров А.Я. Инструментальные средства проектирования, имитационного моделирования и анализа компьютерных сетей: Учебное пособие. – К.: Наук. думка, 2002. - 508 с.

5. Ю. С. Магда, Микроконтроллеры PIC: архитектура и программирование : ДМК Пресс, Москва, 2009, 240 с.