ВВЕДЕНИЕ

Развитие микропроцессорной техники началось сравнительно недавно. Первое сообщение о разработке микропроцессора I-4004 опубликовала фирма Intel в 1971 г.

Создание микропроцессора (МП) явилось следствием развития и совершенствования технологии производства интегральных схем. Повышение степени интеграции микросхем привело к закономерному этапу в развитии вычислительной техники – реализации архитектуры ЭВМ на одной интегральной схеме.

Способность к программированию последовательности выполняемых функций, т.е. способность работать по заданной программе, Является основным отличием МП от элементов «жесткой» логики (интегральных схем малой и средней степени интеграции). Кроме физической структуры микропроцессора, называемой аппаратными средствами, на выполняемый им алгоритм влияют программные средства, т.е. последовательность команд и данных, записанных в запоминающем устройстве. В общем виде аппаратные средства микропроцессора повторяют структуру процессора ЭВМ и включают: арифметическо-логическое устройство, устройство управления и несколько рабочих регистров. Микропроцессор может состоять из одной или нескольких интегральных схем, распределенных по принципу выполняемых функций.

Таким образом, микропроцессор – это программно-управляемое устройство, осуществляющее процесс обработки информации, управления им, построенное на одной или нескольких больших интегральных схемах (БИС).

Целью данной курсовой работы является проектирование микропроцессорной системы управления рентгеновским дефектоскопом.

Существующие методы контроля качества кольцевых сварных швов в ходе строительства магистральных трубопроводов высокого давления ба­зируются на использовании портатив­ных импульсных и стационарных непрерывных рентгеновских излу­чателей Эго полностью исключает возможность автоматизации процесса контроля в строящейся нитке трубо­провода, так как при их использова­нии все операции по установке де­фектоскопа, наложению рентгеновской пленки на контролируемый шов, включению излучателя выполняются оператором. Это обусловлено преж­де всего внешними условиями (ха­рактеристиками окружающей мест­ности), часто не позволяющими наи­более эффективно установить дефек­тоскоп в зоне контролируемого шва, а также необходимостью производить от четырех до восьми снимков раз­личных участков одного и того же сварного шва для получения полного панорамного изображения этого шва

Преодолеть указанные препятст­вия можно, используя автоматизиро­ванные средства доставки рентгеновского излучателя в зону контроли­руемого шва по внутренней поверх­ности трубопровода, что полностью исключает влияние внешних условий. Кроме того, при облучении кольцево­го сварного шва изнутри трубопро­вода (с его продольной оси) можно получить полный панорамный снимок этого шва за одну экспозицию. Это определяет возможность автоматиза­ции контроля и значительно повыша­ет производительность аппарата.

Наиболее перспективный способ автоматизации неразрушающего конт­роля качества сварочных работ при современных широких масштабах строительства газо- и нефтепрово­дов — использование самоходных робототехнологических комплексов, пе­ремещаемых (внутри трубопровода) автоматизированным электроприводом с автономным источником питания, управляемых через стенки труб с по­мощью специальных коллимированных радиоизотопных командоаппаратов. Однако эти аппараты имеют «жесткую» программу функциониро­вания, ориентированную на управле­ние оператором при выполнении каж­дого снимка сварного шва, что пре­пятствует созданию полностью авто­матизированных рентгенографических комплексов.

Гибкая автоматизированная систе­ма контроля качества кольцевых сварных швов трубопроводов построе­на на базе самоходного импульсного рентгеновского аппарата «СИРЕНА-1» и МПК БИС серии КР580

1 Техническое задание

Система управления де­фектоскопом «СИРЕНА-1» содержит три локальные подсистемы, взаимо­действующие друг с другом: сбора и предварительной обработки измери­тельной информации; логический микроконтроллер для реализации ал­горитма управления дефектоскопом; периферийного оборудования для реализации управляющих воздей­ствии от логического микроконтрол­лера .

Подсистема I включает в се­бя детекторы Д1 а Д2 ионизирую­щего излучения радиоизотопного командоаппарата; датчик напряжения (ДН) вторичных импульсных источ­ников питания; датчики разряда сек­ций автономного источника питания (аккумулятора) ДР1...ДРЗ.

Подсистема 2 (логический микроконтроллер) выполнена на ос­нове микропроцессора КР580ИК80А и включает в себя центральный про­цессор, интерфейсный блок связи с датчиками и исполнительными меха­низмами,

реализованный на основе БИС КР580ВВ55, тактовый генератор КР580ГФ24 и блок перепрограмми­руемых запоминающих устройств с ультрафиолетовым стиранием К573РФ5 для хранения программы работы аппарата.

Подсистема 3 содержит ис­полнительные механизмы: автомати­зированный электропривод с ло­кальной системой управления пере­мещением аппарата «СИРЕНА-1» внутри нитки трубопровода; систему пуска и отключения импульсного рентгеновского излучателя типа МИРА-2Д; таймер времени вы­держки экспозиции; таймер дально­сти хода дефектоскопа при движении в глубь трубы.

2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ДЕФЕКТОСКОПА «СИРЕНА-1»

На рисунке 1 представлена структурная схема дефектоскопа «Сирена-1»

Система управления робототехнологического комплекса «СИРЕНА-1» построена по магистрально-модульному принципу. Все элементы подсисте­мы 1 объединены единой системной шиной данных (СЩД) и подключе­ны к логическому микроконтроллеру через порт А адаптера КР580ВВ55. Порт В этого адаптера связан с си­стемной шиной управления (СШУ), к которой подключены все исполнитель­ные механизмы дефектоскопа. Внутри логического микроконтроллера ин­формация, получаемая с СШД и пе­редаваемая в СШУ, поступает через шину данных микропроцессора. Об­мен информацией между источника­ми и приемниками, а также логиче­ским микроконтроллером проводится без адресации измерительных датчи­ков подсистемы 1 и приемников ко­манд подсистемы 3. Это возможно благодаря небольшому количеству источников данных и приемников ко­манд и унитарному кодированию ин­формации в СШД и СШУ.

Информация о состоянии движения дефектоскопов и об обработке паузы безопасности перед включением рент­геновского излучателя поступает в СШД не от датчиков, а непосредст­венно с СШУ. Эти данные использу­ются при выработке соответствующих команд в логическом микроконтрол­лере на перемещение аппа­рата и включение излучатели, а так­же для управления периферийным оборудованием робототехнологического комплекса.

К полуавтоматическим ре­жимам работы относятся: пуск дефектоскопа по направлениям ВПЕ­РЕД или НАЗАД; включение рент­геновского импульсного излучателя в момент обработки паузы безопасно­сти.

В автоматическом режиме выполняются: перемещение дефекто­скопа ВПЕРЕД и НАЗАД по внут­ренней поверхности нитки трубопро­вода на номинальной или понижен­ной скорости; остановка дефектоско­па в плоскости контролируемого сварного шва с высокой точностью; отсчет заданного времени экспозиции рентгеновского излучателя; блокиров­ка системы управления и автомати­ческий выезд дефектоскопа из трубо­провода при снижении запаса энер­гии в источнике питания до заранее заданного уровня и при срабатывании датчика напряжения (при отказе вто­ричных импульсных стабилизаторов); остановка при отработке заданной ус­тановки времени таймером дальности хода.