Одним из актуальных направлений в области автоматизации производственных процессов является задача обеспечения мониторинга и автоматического регулирования уровня жидкости в резервуаре. В данной работе речь идет о колоннах переработки (ректификационные, абсорбционные, экстракционные, десорбционные), а также о каталитических реакторах и реакторах с перемешиванием, используемым на экономических субъектах нефтегазоперерабатывающей промышленности. Для данных технологий обработки мониторинг и контроль уровня рабочей жидкости необходимы не только для поддержания качества выходной продукции, но и для предотвращения аварийных ситуаций (поскольку, как правило, работа производится при высоком давлении и температуре, что может привести к разрушению резервуара при неконтролируемом расширении замкнутой рабочей среды).
СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ 6 1 ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ УСТРОЙСТВА 9 1.1 Описание предметной области 9 1.2 Анализ аналогов и прототипов 15 1.3 Подтверждение необходимости и актуальности проектирования устройства 19 1.4 Постановка задачи проектирования разрабатываемого устройства 20 1.5 Средства решения поставленной задачи 21 1.6 Выводы по разделу 22 2 РАЗРАБОТКА ПРИНЦИПИАЛЬНОЙ СХЕМЫ УСТРОЙСТВА И ВЫБОР КОМПОНЕНТОЙ БАЗЫ 25 2.1 Разработка структурной схемы устройства 25 2.2 Разработка функциональной схемы устройства 27 2.3 Выбор компонентной базы 29 2.4 Описание принципиальной схемы 35 2.5 Выводы по разделу 37 3 РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ 39 3.1 Описание работы устройства 39 3.2 Схема алгоритма 42 3.3 Выводы по разделу 49 4 ТЕСТИРОВАНИЕ РАБОТЫ УСТРОЙСТВА 50 4.1 Натурное тестирование устройства 50 4.2 Руководство пользователя устройства 53 4.3 Выводы по разделу 55 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56 СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 61 ПРИЛОЖЕНИЯ 64 ПРИЛОЖЕНИЕ А 65 ПРИЛОЖЕНИЕ Б 72 ПРИЛОЖЕНИЕ В 74 ПРИЛОЖЕНИЕ Г 76 ПРИЛОЖЕНИЕ Д 78 ПРИЛОЖЕНИЕ Е 80 ПРИЛОЖЕНИЕ Ж 82
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 1. Авдеев, В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование / В.А. Авдеев. - М.: ДМК, 2016. - 848 c. 2. Амосов, В. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств / В. Амосов. - СПб.: BHV, 2012. - 560 c. 3. Ашихмин, А.С. Цифровая схемотехника. Шаг за шагом / А.С. Ашихмин. - М.: Диалог-МИФИ, 2016. - 304 c. 4. Бойко, В.И. Схемотехника электронных систем. Аналоговые и импульсные устройства. / В.И. Бойко. - СПб.: BHV, 2016. - 496 c. 5. Бакке, А. В. Системы и сети связи с подвижными объектами. Беспроводные сети стандарта 802.15.1 (Bluetooth): учебное пособие / А. В. Бакке. — Рязань: РГРТУ, 2010. — 60 с. 6. Бокселл Джон. Изучаем Arduino. 65 проектов своими руками. 2-е изд. — СПб.: Питер, 2022. — 448 с. 7. Волонович, Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств / Г.И. Волонович. - М.: ДМК, 2015. - 528 c. 8. Кучумов, А.И. Электроника и схемотехника: Учебное пособие / А.И. Кучумов. - М.: Гелиос АРВ, 2017. - 336 c. 9. Миленина, С.А. Электротехника, электроника и схемотехника: Учебник и практикум для академического бакалавриата / С.А. Миленина, Н.К. Миленин. - Люберцы: Юрайт, 2016. - 399 c 10. Мышляева, И.М. Цифровая электроника / И.М. Мышляева. - М.: Издательский центр Академия, 2018. - 400 c. 11. Новожилов, О.П. Электроника и схемотехника в 2 т: Учебник для академического бакалавриата / О.П. Новожилов.- Люберцы: Юрайт, 2015. -804 c. 12. Панкратова Е.А. Методические указания по выполнению дипломного проекта по направлению подготовки специалиста «Информатика и вычислительная техника». – Смоленск: филиал ГОУВПО «МЭИ(ТУ)» в г. Смоленске, 2006. – 43 с. 13. Петин В. А., Биняковский А. А. Практическая энциклопедия Arduino. 2-е изд., доп. – М.: ДМК Пресс, 2020. – 166 с. 14. Попов, Л.Н. Схемотехника цифровых вычислительных устройств / Л.Н. Попов. - М.: Вузовская книга, 2015. - 116 c. 15. Руденко В. С. Основы промышленной электроники: Учебник / В. С. Руденко, В. И. Сенько, В. В. Трифонюк. - Киев: Высш. шк., 2015.- 400с. 16. Угрюмов, Е. Цифровая схемотехника и электронные промышленные устройства / Е. Угрюмов. - СПб.: BHV, 2016. - 816 c. 17. Усатенко С.Т., Каченюк Т.К., Терехова М.В. Выполнение электрических схем по ЕСКД. Справочник. - М.: Издательство стандартов,1989.-325 с. 18. Хоровиц, П. Искусство схемотехники: справочное руководство / П. Хоровиц, У. Хилл ; пер. с англ. — М. : Мир, Бином, 2011. — 704 с. : ил. 19. Черепанов, А.К. Микросхемотехника: Учебник / А.К. Черепанов. - М.: Инфра-М, 2017. - 416 c. 20. Шустов, М.А Цифровая схемотехника. Практика применения / М.А Шустов. - СПб.: Наука и техника, 2018. - 432 c. 21. Схема автомата-контроллера уровня воды в емкости / QRZ – онлайн-ресурс. URL: https://www.qrz.ru/schemes/contribute/security/shema_avtomata_kontrollera_urovna_vody_v_emkosti_k561le10.html 22. Ультразвуковой контроль уровня воды / cxem.net – онлайн-ресурс. URL: https://cxem.net/mc/mc391.php 23. Устройство для контроля уровня воды – уровнемер, бакомер / datagor.ru. URL: https://datagor.ru/home-automation/page,1,2,2313-urovnemer.html 24. 16-bit AVR Microcontrollers ATmega328P [Электронный ресурс]. — Режим доступа: http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/Atmel-42735-16-bit-AVR-Microcontroller-ATmega328P_Datasheet.pdf 25. Техническая документация на модуль измерения веса на базе HX711 – URL: https://download.mikroe.com/documents/datasheets/HX711%20datasheet.pdf 26. Техническая документация на модуль OLED на базе SSD1306 – URL: https://www.olimex.com/Products/Modules/LCD/MOD-OLED-128x64/resources/SSD1306.pdf 27. Datasheet на часы реального времени – URL: https://cxem.net/arduino/files/arduino120_DS1307_datashit.pdf