Индивидуальное задание на практику:

Изучение проектно-технологической документации, патентных и литературных источников в целях их использования при выполнении выпускной квалификационной работы.

Защита практики состоится 20.03.2012г._________________

(дата)

Задание выдано 02.02.2012г. Саврентьев Д. П.

(дата, подпись, Ф.И.О. руководителя практики)

Задание получено 02.02.2012г.___________________________

(дата, личная подпись студента)

2. Дневник практики

Дата	Отчет о проделанной работе на предприятии
1	2
1-я неделя практики	Изучение принципа функционирования проектируемого объекта. Изучение отечественных и зарубежных аналогов проектируемого объекта.
2-я неделя практики	Выполнение сравнительного анализа возможных вариантов реализации научно-технической информации по теме исследования. Выполнение технико-экономических обоснований выполняемой разработки
3-я неделя практики	Выполнение реализации некоторых из возможных путей решения поставленной в техническом задании задачи. Выполнение анализа мероприятий по безопасности жизнедеятельности, обеспечению экологической чистоты, защите интеллектуальной собственности
4-я неделя практики	Выполнение разработки технического задания на дипломный проект по установленной стандартом форме.
5-я неделя практики	Изучение и применение на практике микроконтроллеров AtMega16 фирмы Atmel, разработка структурной и электрической схемы устройства.
6-я неделя практики	Работа с программой Proteus VSM.

3. Отчет

По окончании преддипломной практики мною было многое изучено и реализовано на практике. Цели, поставленные в начале практики, достигнуты, задачи выполнены.

Практику я проходил в качестве помощника программиста. В мои обязанности входило:

- Поддержание в исправном состоянии оборудования и работоспособности программ;

- Разработка АРМ администратора;

- Соблюдение техники безопасности.

Одним из основных генеральных подрядчиков АК «Транснефтепродукт» по поставке и внедрению микропроцессорных АСУ ТП и СУ АПТ является ЗАО «ЭМИКОН».

Объектами контроля и управления ГПС «Альметьевск» согласно ЧТУ являются:

1. Сооружения основного технологического процесса:

Подпорная насосная станция (ПНС), включающая три подпорных насоса с электроприводными задвижками на всасывании и нагнетании насосов, а также в манифольдной и в узлах технологических задвижек.

Магистральная насосная станция (МНС), включающая:

- три магистральных насосных агрегата (два рабочих, один резервный);

- электроприводные задвижки на входе и выходе магистральных насосных агрегатов;

- систему автоматического регулирования давления на выходе насосной станции с тремя регулирующими клапанами и электроприводными задвижками;

- вспомогательные системы насосной станции (система маслоснабжения подшипников агрегатов, системы приточной и вытяжной вентиляции).

Площадка фильтров-грязеуловителей (ФГУ).

Системы приема и запуска очистных и диагностических устройств, включающие:

- две камеры приема очистных и диагностических устройств;

- камеру запуска очистных и диагностических устройств;

- электроприводные задвижки.

Система сбора и откачки утечек (ССОУ), включающая:

- две емкости для сбора утечек с полупогружными насосными агрегатами,

- электроприводные задвижки на входе и выходе насосных агрегатов.

Система сбора и откачки нефтепродуктов от предохранительных клапанов (ССОНПК), включающая:

- две емкости для сбора нефтепродуктов с полупогружными насосными агрегатами,

- электроприводные задвижки на входе и выходе насосного агрегата.

Резервуарный парк (РП), включающий:

- три резервуара РВС-10000 для дизельного топлива;

- электроприводные задвижки на приемных и раздаточных патрубках резервуаров, в узлах технологических обвязок.

Электроприводные задвижки подключения узлов учета с контролем давления и перепада давления на входе и выходе каждого узла.

2. Вспомогательные сооружения (водоснабжения и канализации).

3. Здания и сооружения подсобно-производственного и вспомогательного назначения.

АСУ ТП ГПС «Альметьевск» построена по магистрально-модульному принципу и имеет иерархическую трехуровневую структуру.

Верхний уровень – автоматизированные рабочие места оператора на базе рабочих станций РС1 и РС2, расположенные в операторных МНС и МДП.

Средний уровень построен на базе контроллеров Modicon фирмы Schneider Electric, выбранных в ОАО «АК «Транснефтепродукт» в качестве базовых. Центральный контроллер связан с удаленными узлами ввода/вывода УСО 1…15 по сети RIO.

Телекоммуникационный контроллер, контроллер автономной системы измерения уровня в резервуаре и центральный контроллер системы автоматического управления пожаротушением связаны с контроллерами связи КС1, КС2 по последовательному интерфейсу RS-485 (протокол Modbus), которые в свою очередь соединены радиально резервируемыми полевыми шинами с контроллером Modicon через преобразователи NPort6110.

Нижний уровень содержит КИП, установленный в приборных шкафах и щитах, а также по месту непосредственно на технологическом оборудовании, и исполнительные устройства.

К нижнему уровню относятся также блок ручного управления (БРУ), позволяющий оператору осуществлять отключение ГПС вручную с помощью кнопок, непосредственно воздействующих на исполнительные механизмы (насосы, запорные устройства), и блок ручного аварийного отключения (БРАО), реализующий самостоятельный контур автоматического отключения при аварийном переполнении резервуара.

СУ АПТ ГПС «Альметьевск» предназначена для обнаружения пожара, сигнализации о пожаре в помещениях и сооружениях основной технологии, а также для автоматического пенотушения этих объектов. Требования к системе определяются нормами НПБ 88-2001 и ведомственной нормативно-технической документацией.

Объектами СУ АПТ ГПС «Альметьевск» являются:

стационарная установка пенного пожаротушения,

технологические резервуары №№ 1-3,

магистральная насосная станция,

подпорная насосная.

Стационарная установка пенного пожаротушения включает в себя:

два насоса подачи раствора пенообразователя в сеть растворопровода с электродвигателями;

два насоса подачи воды на охлаждение резервуаров в сеть противопожарного водопровода с электродвигателями;

один насос подачи воды к баку-дозатору пенообразователя магистральной насосной станции с электродвигателем;

шесть баков-дозаторов с пенообразователем;

51 электроприводную задвижку в сетях растворопровода;

26 электроприводных задвижек в сетях противопожарного водопровода;

два резервуара противопожарного запаса воды емкостью 2000 м3 каждый.

Основное оборудование (насосы подачи раствора пенообразователя, водонасосы) системы СУ АПТ расположено в здании пожарной насосной станции.

Проектирование АСУ ТП и СУ АПТ ГПС «Альметьевск» по трассе “Субханкулово-Альметьевск” выполнено на основании частных технических условий (ЧТУ) на поставку этих систем, подготовленных ФГУП «НИИЭТ.

ФГУП "НИИЭТ" (г. Воронеж) является одним из ведущих отраслевых предприятий по разработке и производству мощных биполярных и полевых ВЧ и СВЧ транзисторов. В настоящее время созданы и предложены на рынок электронных компонентов новые (так называемые "комплексированные") изделия на основе последних разработок LDMOS транзисторов – а именно, мощные усилительные модули типа "паллет" (pallet). Разработанные паллеты предназначены для комплектования модулей АФАР различных РЛС, работающих в декаметровом и дециметровом диапазоне длин волн с уровнем выходной мощности от 60 до 1000 Вт. Один из разработанных видов паллет прошел успешные испытания в составе аппаратуры ОАО НПК "НИИДАР" (г. Москва).

Тема дипломного проекта «Устройства формирования входных сигналов при испытании 16–разрядных микроконтроллеров». В данном проекте выполняется разработка устройства формирования входных сигналов при испытании 16–разрядных микроконтроллеров. Устройство предназначено для подачи на испытываемые интегральные микросхемы (ИМС) напряжений питания и входных сигналов, а так же для контроля токов потребления и выходных сигналов, при проведении испытаний ИМС на виброустойчивость, пониженное давление, испытаний на воздействие инея и росы, определение точки росы, а также при определении тепловых характеристик ИМС и проведении исследовательских работ.

Требуется разработать структурную и электрическую схемы устройства, текст программы для прошивки управляющего микроконтроллера и провести моделирование схемы.

В процессе испытания микроконтроллеров различными воздействиями, необходима установка определённого электрического режима. Режим задаётся в соответствии с техническим заданием на испытываемые микросхемы и подразумевает:

- подачу напряжения питания ядра и периферии;

- подачу синхронизирующих сигналов;

- подачу сигнала «сброс».

Функциональные генераторы с возможностью регулировки амплитуды и скважности выходных импульсов, только частично могут обеспечить требуемый режим, так как в них нет стабилизированного источника напряжения, а так как испытания проводятся в различных условиях, а иногда есть необходимость произвести испытания на выезде, то использование нескольких приборов становится невозможным или существенно увеличивает затраты на транспортировку. В таком случае появляется необходимость разработки компактного портативного устройства, включающего в себя только необходимые для испытаний функции.

Прямым аналогом разрабатываемого устройства является задатчик электрических режимов ЗЭР-002 разработанный в ФГУП «НИИЭТ», но в нём не предусмотрена индикация частоты, а также имеется всего один выход синхросигнала. В разрабатываемом устройстве планируется введение дополнительных синхроимпульсов смещённых от основного по фазе, такие последовательности могут быть использованы для тактирования быстродействующих ИМС, использующих до восьми фаз тактовых импульсов. Будет осуществляться индикация частоты и скважности, всех выходных напряжений и тока потребления испытываемых микросхем. Индикация частоты и скважности становиться возможной, благодаря применению в качестве задающего генератора – микроконтроллера, управляя программой которого, можно получить различные виды выходных сигналов.

При подготовке отчета рассматривалась различная тематическая литература, следует отметить следующие книги:

- Баранов В.Н. Применение микроконтроллеров AVR: схемы, алгоритмы, программы. Автор делится опытом работы с 8-битными микроконтроллерами AVR корпорации Atmel. Книга знакомит с действиями, необходимыми для начала применения микроконтроллеров. Показаны все этапы разработки устройств на микроконтроллерах. Особое внимание уделено связи предлагаемых схемных решений с программным обеспечением разрабатываемых устройств. В каждой главе предлагаются электрические схемы устройств на базе микроконтроллеров AVR, а также несколько программ, определяющих их функционирование. Все устройства с приведенными программами вполне работоспособны и могут быть повторены. Функциональные узлы микроконтроллеров описаны в объеме, достаточном для понимания программ.

- Белов А.В. Самоучитель разработчика устройств на микроконтроллерах AVR. После популярной теоретической части автор переходит к практике реализации устройств на микроконтроллерах. В качестве примера используются микроконтроллеры AVR фирмы Atmel. Рассматриваются их принципы построения и особенности архитектуры. После описания микросхем в книге дается несколько практических уроков по их применению. В них на примерах читатель пошагово учится как способам построения электронных схем с применением микроконтроллеров, так и приемам программирования.

- Ревич Ю.В. Практическое программирование микроконтроллеров Atmel AVR на языке ассемблера. Изложены основные принципы функционирования и особенности архитектуры микроконтроллеров Aimel AVR. Подробно описаны приемы программирования микросхем этого семейства и их отдельных узлов. Вы найдете готовые рецепты для программирования большинства основных функций современной микроэлектронной аппаратуры: от реакции на нажатие кнопки или построения динамической индикации до сложных протоколов записи данных во внешнюю память или особенностей подключения часов реального времени. В книге учтены особенности современных моделей AVR и сопутствующих микросхем последних лет выпуска. Особое внимание уделяется обмену данными микроэлектронных устройств с персональным компьютером, приводятся примеры программ на Delphi. Приложение содержит основные параметры микроконтроллеров AVR, перечень команд и тексты программ для них, а также список используемых терминов и аббревиатур.

При разработке структурной схемы необходимо учесть все функции разрабатываемого устройства, а именно:

- регулировка частоты, скважности и амплитуды выходных импульсов;

- визуальная индикация частоты и скважности;

- возможность контроля тока потребления испытываемой микросхемы;

- возможность регулировки напряжений питания.

Рисунок 2.1 - Структурная схема устройства формирования входных сигналов

Основой устройства является восьмиразрядный микроконтроллер AtMega 16 фирмы Atmel, в нём выполняется программное управление частотой выходных импульсов и управление скважностью. Регулировка этих параметров производится с использованием индикатора и кнопок управления. Частота регулируется с шагом 10 – 10000Гц, скважность от 12 до 90%. Блок индикации позволяет задавать все параметры сигналов – визуально. Блок усилителя необходим для увеличения амплитуды выходных импульсов микроконтроллера, а также задавания смещения. Схема сброса необходима для обеспечения подачи сигнала «сброс» на испытываемые микроконтроллеры. Контроль тока потребления испытываемых микросхем, осуществляется путём подключения к устройству внешнего амперметра и переключением прибора в режим измерения тока потребления.

Выходы F – выходы тактового генератора, восемь выходов, сигнал каждого из которых сдвинут на 45 градусов относительно предыдущего. Выход HF – высокоскоростной выход для получения синхросигнала от 1 до 8 МГц. Uп1 – регулируемое напряжение (2-5В) для питания ядра испытываемой ИМС. Uп2 – регулируемое напряжение (3-10В) для питания периферийных устройств испытываемой ИМС.

При разработке принципиально схемы учитываются параметры отдельных блоков структурной схемы.

Рисунок 3.1 – Принципиальная схема устройства формирования входных сигналов

Основой устройства является микроконтроллер AtMega16 фирмы Atmel. В нём реализовано программное управление частотой и скважностью восьми каналов выходных синхроимпульсов смещённых друг относительно друга по фазе. Кнопками S1-S5 будет осуществляться управление режимами.

Для удобства управления в программе микроконтроллера будет реализовано меню:

- коэффициент заполнения 12.5 %;

- коэффициент заполнения 25 %;

- коэффициент заполнения 50 %;

- коэффициент заполнения 75 %;

- коэффициент заполнения 87.5 %;

- порог задания частоты 10-10000 Гц;

- HS прямой высокочастотный выход 1-8 МГц.

Переключение между пунктами меню будет осуществляться кнопками «вверх» и «вниз», включение генератора кнопкой «ввод», управление частотой и шагом кнопками «вправо» и «влево». Индикация будет проводиться на двухстрочном ЖК-дисплее, с 16 символами в строке.

Блок питания устройства формирования входных сигналов необходим для подачи напряжения питания как на управляющий микроконтроллер, схему сброса, индикатор и усилительные каскады, так и на испытываемые ИМС. Поэтому он должен обладать достаточными нагрузочными характеристиками. Блок питания выполнен на трансформаторе ТП-6014, который имеет три вторичных обмотки, что позволяет питать устройство формирования и испытываемые микросхемы независимо. К тому же он обладает достаточными мощностными характеристиками. На первой обмотке трансформатора реализован источник питания для ядра испытываемой микросхемы, регулировка выходного напряжения организована на регулируемом стабилизаторе напряжения и позволяет изменять его в пределах от 2 до 5 вольт. На второй обмотке трансформатора реализован стабилизированный двуполярный блок питания для управляющего микроконтроллера, микросхемы сброса и усилительных каскадов, выходные напряжения источника +/- 12 вольт и 5 вольт. На третьей обмотке трансформатора реализован регулируемый источник питания для периферии испытываемой ИМС, регулировка выходного напряжения проводится в диапазоне от 3 до 10 вольт.

Схема сброса реализована на специальной микросхеме IN1705D, она генерирует сигнал сброса при подаче напряжения питания на испытываемые схемы, что позволяет обеспечить их правильную работу, при снижении напряжения питания, а также при нажатии кнопки «сброс».

Регулировка амплитуды и смещения выходных импульсов реализована на операционных усилителях LM358N. Регулировка смещения осуществляется в диапазоне от -5В до 5В, а регулировка амплитуды от 0 до 10В.

Связь устройства с испытываемыми микросхемами будет осуществляться через разъём РП14-30.

Контроль тока потребления испытываемых микросхем будет реализован путём подключения к клеммам устройства внешнего амперметра, переключение питания между микросхемами будет осуществляться галетным переключателем.

Програмный код генератора базируется на алгоритме DDS-генератора Jesper, программа была модернизирована под конкретную задачу и имеет вставки кода на ассемблере.

Моделирование проводилось в программе Proteus VSM. Эта программа позволяет симулировать микроконтроллерные устройства. На рисунке 4.1 изображена принципиальная схема генератора для проведения моделирования, а на рисунках 4.2, 4.3 представлены результаты моделирования.

Рисунок 4.1 – Принципиальная схема устройства формирования входных сигналов в программе моделирования

Рисунок 4.2 – Осциллограммы выходных импульсов генератора при коэффициенте заполнения двенадцать с половиной процентов и частоте шестьсот пять килогерц

Рисунок 4.3 – Осциллограмма выходных импульсов генератора с высокочастотного выхода при частоте один мегагерц

Затраты времени на разработку темы могут быть определены одним из методов, применяемых в радиотехнической отрасли. Выбор одного из них определяется рядом факторов, главным из которых является характер выполняемых работ.

Известно несколько методов для определения затрат времени на проведение опытно-конструкторской разработки. Использование того или иного метода зависит от новизны разрабатываемой радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) и сложности конструкции.

Одним из наиболее распространенных методов является метод типовых этапов. Согласно этому методу общая трудоемкость ОКР оценивается, исходя из доли определенного этапа в общих затратах труда при подробном его расчете по нормативам.

Результаты расчета трудоемкости этапа разработки рабочих чертежей и темы, выполненные на основе нормативов времени, приведены в таблицах 5.1.1 и 5.1.2.

Группа сложности разрабатываемого радиотехнического устройства – 3, т.к. в нём использовано более 15 элементов.