Одним из видов топлива, которое может быть использовано для выплавки чугуна в доменной печи является пылеугольное топливо [1]. Эффективность применения пылеугольного топлива в значительной мере зависит от степени автоматизации установки для вдувания пылеугольного топлива в печь. При этом установка должна быть оснащена системой централизованного диспетчерского управления, которая осуществляет контроль основных параметров процесса вдувания пылеугольного топлива в печь и дистанционное управление запорной арматурой, регулирующей протекание технологического процесса. Структурная схема такой системы управления с использованием промышленной ЭВМ приведена на рисунке 1. Основными контролируемыми параметрами являются: уровень угольной пыли в бункерах и резервуарах (см. рис.1, позиции 1а, 2а, 3а, 4а, 5а, 6а, 7а); давления воздуха в воздуховоде, внутри промежуточного резервуара и камерного насоса (9а, 14а, 15a); расход осушенного воздуха на аэрационные питатели (10а); расход воздуха на отдельные питатели (8а,11а); температура угольной пыли (12а); контроль движения угольной пыли по фурмам (13а); положения регулирующих заслонок и клапанов (10ж). Для измерения указанных величин используются различные типы датчиков, как с дискрет-ным электрическим выходным сигналом, так и с аналоговым. Датчики рассредоточены в пространстве и расположены на расстоянии порядка 1000м от пульта управления печью. Поэтому при разработке системы управления одним из этапов является решение вопросов, связанных с вводом данных от датчиков в ЭВМ.
Сопряжение датчиков с ЭВМ системы управления предполагает наличие комплекса устройств и определенных правил, которые обеспечивают те или иные виды совместимости: по форме представления информации, пространственную. Это означает, что свойства сигналов датчиков первичной информации должны быть приведены в соответствие с нормированными характеристиками входа в ЭВМ.
С этой целью разработано специальное устройство – адаптер передачи данных (АПД) от датчиков первичной информации в ЭВМ. Структурная схема адаптера приведено на рисунке 2. Адаптер АПД устройство универсальное, к нему можно подключить либо аналоговый (ДА), либо дискретный (ДД), либо одновременно дискретный и аналоговый датчики. Ввод данных от датчиков в микроконтроллер осуществляется через блок согласования БС, где осуществляется:преобразование токовых сигналов от аналоговых датчиков в сигнал напряже-ния (для этого используются прецизионные резисторы); осуществляется галь-ваническая развязки линии связи адаптера с контактными датчиками (напри-мер, с помощью транзисторных оптопар АОТ128Б); осуществляется защита микроконтроллера адаптера от возможных перенапряжений в соединительных линиях датчиков (с помощью стабилитронов и резисторов).
Рисунок 1 - Структурная схема системы диспетчерского управления установкой для вдувания пылеугольного топлива в доменную печь
Рисунок 2 – Структурная схема адаптера передачи данных АДП
Основным элементом адаптера является микроконтроллер МК, который осуществляет прием информации от датчиков, обработку и хранение в памяти данных, а также управляет передачей данных к центральной ЭВМ. В качестве микроконтроллера может быть принят любой микроконтроллер с встроенным АЦП, например Атmega 16 [2].
Для передачи данных от микроконтроллера в центральную ЭВМ адаптер содержит специальный передающий блок - передатчик ППИ последовательно-го интерфейса стандарта RS485, как наиболее применяемого в современных системах управления [3]. Стандарт RS-485 предусматривает связь в обе сторо-ны по симметричной согласованной линии (витым парам провода). Передатчик ППИ имеет управляющий вход, переводящий его выходы в высокоимпеданс-ное состояние, в котором они фактически отключены от линии связи. Это дает возможность подключить до 32 адаптеров к одной и той же линии длиной не более 1200м, что удовлетворяет эксплуатационным требованиям к системе управления. В качестве блока ППИ может быть использована, например, микро-сборка МАХ1480В фирмы MAXIM , которая содержит, кроме собственно при-емника и передатчика, преобразователь напряжения с разделительным трансфор-матором для их питания и оптронные развязки входных цепей. Эти элементы позволяют обеспечить гальваническую развязку линии связи и присоединяе-мых к ней устройств.
Адаптер имеет индивидуальный блок питания БП, который обеспечивает необходимым уровнем напряжения элементы устройства.
Принцип работы адаптера АПД заключается в следующем: при получе-нии запроса от ЭВМ о необходимости получения информации о контролируе-мом параметре, микроконтроллер адаптера осуществляет опрос и ввод сигналов от соответствующего аналогового или дискретного датчика. В микроконтрол-лере происходит обработка и при необходимости накопление текущих значе-ний контролируемого параметра. Полученная информация передаётся в ЭВМ на пульт диспетчера.
Адаптер размещается непосредственно у датчика и соединяется с ЭВМ отдельной витой парой провода, работает непрерывно.
Перечень ссылок
1. Ярошевский С. Л., Рябченко А. И. и др. Применение пылеугольного то-плива для выплавки чугуна. - К.: Техника. 1974. - 188с.к
2. Евстифеев А. В. Микроконтроллеры AVR семейства Tiny и Mega фирмы “ATMEL”.- Москва.: Издательский дом «Додека - ХХ1»,2004.-65c.
3. Гук М. Аппаратные интерфейсы РС. Энциклопедия - С – Пб.: Питер, 1998. - 287с.