Введение

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.

Существующие методы контроля качества кольцевых сварных швов в ходе строительства магистральных трубопроводов высокого давления ба­зируются на использовании портатив­ных импульсных и стационарных непрерывных рентгеновских излу­чателей Это 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.

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

Разрабатываемая 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

Элементная база КР580

Количество каналов ввода-вывода 128(до 256)

Объем ПЗУ(КР556РТ5) Кбайт 8

Загрузочная способность каналов вывода, А 3

Выходное напряжения,В 12…48

.

2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ СХЕМЫ ДЕФЕКТОСКОПА «СИРЕНА-1»

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

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

Система управления робототехнологического комплекса «СИРЕНА-1» построена по магистрально-модульному принципу. Все элементы подсисте­мы 1 объединены единой системной шиной данных (СШД) 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.