Автоматизация процесса переработки ядерных отходов

^{;Повышение температуры  первого и второго  колец}

^TEMPUP1: 

^{SETB  DOUT1}

^{LJMP  REGUL}

^{;Повышение температуры третьего и четвертого колец}

^TEMPUP2:

^{SETB  DOUT2}

^{LJMP  REGUL}

^{;Понижение температуры первого и второго колец}

^TEMPDO1: 

^CLR  DOUT1

^{LJMP  REGUL}

^{;Понижение температуры третьего и четвертого колец}

^TEMPDO2:

^CLR  DOUT2

^{LJMP  REGUL}

^{;Уменьшение давления путем выпуска выделившихся в процессе газов}

^{GAS:  SETB  DOUT3}

^{LJMP  REGUL}

^{;Повышение температуры  по команде оператора}

^{TEMPR1: SETB  DOUT1}

^{LJMP  SIGNAL}

^{TEMPR2: SETB  DOUT2}

^{LJMP  SIGNAL}

^{;Понижение температуры по команде оператора}

^{TEMPD1: CLR  DOUT1}

^{LJMP  SIGNAL}

^{TEMPD2: CLR  DOUT2}

^{LJMP  SIGNAL}

^{;Управление подачей реагентов}

^ZADVION: 

^{SETB  DOUT4}

^{LJMP  SIGNAL}

^ZADVIOFF:

^CLR  DOUT4

^{LJMP  SIGNAL}

^{;Команда возвращения к опросу}

^CONTINUE:

^CLR  F0

^{LJMP  OPROS}

 

 

 

 

 

 

 

^{4 Создание  мнемосхемы для  АРМ оператора}

 

^{Один из возможных  вариантов реализации мнемосхемы для АРМ  оператора представлен  на рисунке 4.1}

 

^{Рисунок 4.1}

 

^{На мнемосхеме, выполненной в системе Proficy HMI/SCADA SIMPLICITY v7.5, условно изображены основные компоненты технологического оборудования, а также средства управления технологическим процессом: колонны с барботирующими кольцами, управляемые задвижки, расходомеры, а также кнопки управления.}

^{Основными контролируемыми  параметрами в  технологическом  процессе являются температура  в каждой из колонн, давление и расход реагентов. На мнемосхеме каждый из вышеназванных  параметров отображается в удобной для  оператора форме, и оператор имеет возможность следить за технологическими параметрами в режиме реального времени.}

^{Архитектура вычислительной сети позволяет осуществлять регулирование параметров в автоматическом режиме. В отдельных  случаях оператор может управлять  процессом вручную. Переход из автоматического режима в ручной осуществляется при нажатии любой кнопки на мнемосхеме кроме «Запустить подачу реагентов» – при нажатии на данную кнопку происходит переход от ручного управления к автоматическому.}

^{Температура колонн регулируется в ручном режиме с помощью двух пар кнопок «Подогрев» и «Отменить». При нажатии кнопки «Подогрев» в соответствующей ей паре колонн включаются барботирующие кольца, нагревающие среду. При нажатии кнопки «Отменить» управляющий сигнал не подается, и отработавшее ядерное топливо в колоннах остывает.}

^{Для управления расходом используются кнопки «Запустить подачу реагентов» и «Отключить подачу реагентов». Первая из вышеназванных кнопок также служит для перехода к режиму автоматического регулирования процесса.}

^{Мнемосхема  также оснащена индикаторами процесса и системой аварийных сообщений. В случае достижения критических значений температуры и давления сработает аварийная сигнализация, а также в случае управления в автоматическом режиме система примет меры по устранению аварийной ситуации.}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^{Заключение}

 

 

^{В данной работе была разработана  микропроцессорная  система автоматического  управления на базе микроконтроллера семейства  MCS–51 и с применением новейших средств контроля и регулирования технологического процесса переработки отработавшего ядерного топлива.}

^{Из всего цикла  переработки выбран для рассмотрения процесс растворения  тепловыделяющих  элементов (ТВЭЛов) в  азотной кислоте, необходимый для  последующей экстракции из раствора ценных изотопов для дальнейшего использования их в различных отраслях промышленности.}

^{Система автоматического  управления имеет  большое значение для перерабатывающей промышленности. К  достоинствам разработанной  системы можно  отнести относительно невысокую цену входящих в её состав компонентов, удобный интерфейс АРМ оператора, построенный на базе распространенной, простой и нетребовательной к ресурсам ЭВМ SCADA–системы SIMPLICITY, а также надежность системы в целом.}

^{Помимо  разработки архитектуры вычислительной сети в работе также были затронуты вопросы создания качественной системы протоколирования, обмена данными между ЭВМ оператора–технолога и микропроцессорным устройством управления. Программа управления микропроцессорным устройством полностью написана на низкоуровневом коде, что обеспечивает высокую скорость выполнения команд, небольшой объем занимаемой программной памяти, хотя и несколько затрудняет процесс программирования микропроцессорной системы.}

^{Повсеместное  внедрение микропроцессорных  устройств, как на базе отдельных микроконтроллеров, так и с помощью комплексных решений, например, с использованием программируемых логических контроллеров (ПЛК) со стандартным набором датчиков и прочих устройств автоматизации, позволит производить более качественный продукт с минимальными экономическими затратами.}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^{Список  используемой литературы}

 

^{1 Бекман И.Н. Ядерная индустрия. – М.: Издательство МГУ, 2005.}

^{2 Брус И.Д.  Основы проектирования  и эксплуатации  оборудования для  работы с делящимися материалами. – Томск: Издательство НИТПУ, 2011.}

^{3 Приборы и средства автоматизации: Каталог. Т.1. Приборы для измерения температуры. - М.: ООО Издательство «НАУЧТЕХЛИТИЗДАТ», 2004.}

⁴ http://www.rizur.ru/vihr_rashod_dv

5 Flo-way. Solids impact flow meter. Belt-Way Scales Inc., Rock Falls, IL, USA, 61071.

^{6 Оллсон Г., Пиани Д. Цифровые системы автоматизации и управления. – СПб.: Невский диалект, 2001.}

^{7 Шалыто А.А. Логическое управление. Методы аппаратной и программной реализации алгоритмов. – СПб.: Наука, 2000.}

^{8 Щербо В.К., Киреечев В.М., Самойленко С.Н. Стандарты по локальным вычислительным сетям. Справочник. – М.: Радио и связь, 1990.}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^{Приложение  А}

^{(обязательное)}

^{Детали конструкции  ядернобезопасного  аппарата непрерывного действия, применяемого для выщелачивания и растворения большинства материалов, содержащих уран со степенью обогащения до 95% U235}

 

Рисунок А.1

^{1 – эластичная муфта; 2 – набивка сальника; 3 – крышка с резьбой (диаметр 76 мм); 4 – патрубок (диаметр 25,4мм); 5 – 32мм труба из нержавеющей стали; 6–76мм труба из нержавеющей стали; 7 – червячный питатель (6,35x70мм); 8 – фланец для соединения с бункерным питателем; 9 – 9,5–16 NC (резьба крупная нормальная, шестигранная гайка); 10  – опора подшипника; 11  – деталь В; 12  – уплотнение толщиной 6,4мм из графитизированного асбеста; 13  – 9,5  – 16 NC–5 (резьба крупная нормальная); сверление – диаметр 8,6 мм, глубина 19 мм; 14 – деталь С; 15 – мотор (передача под прямым углом 5–20 об/мин); 16 – деталь А; 17 – деталь Е; 18 – труба (диаметр 152 мм); 19 – упругое сочленение (диаметр 152мм) с фланцами на концах; 20 – труба №40 (диаметр 50,8мм) из нержавеющей стали; 21–труба №40 (диаметр 25,4мм) из нержавеющей стали; 22 – тройник (пирекс) 76Х76Х76мм; 23 – фланец из литого алюминия; 24 – колено (90°) диаметром 76мм; 25 – фланец (диаметр 80мм); 26 – труба (диаметр 76мм); 27 – труба (диаметр 152мм); 28 – труба (диаметр 76мм); 29 – фланец (диаметр 80мм); 30–прокладка (3,2мм); 31 – вставка из тефлона; 32 – труба (пирекс) диаметром 152 мм; 33 – глухой фланец (диаметр 16,5мм) из нержавеющей стали; 34 – труба (диаметр 6,35мм); 35 – отверстие диаметром 1,59мм (сверление под 45° к нижней плоскости); 36 – вставка (диаметр 38мм); 37 – труба (диаметр 38мм); 38 – труба (диаметр 12,7мм); 39  – труба (диаметр 152мм); 40 – тройник (38мм); 41 – тройник (12,7мм); 42 – крышка с резьбой (диаметр 12,7мм); 43  – фланец (диаметр 16,5мм); 44 – отверстие диаметром 12,7мм в крышке диаметром 38мм; 45  – фланец (диаметр 42мм); 46  – фланец (диаметр 54,6мм); 47  – штифт; 48  –  деталь D; 49  –  переходная муфта 102X76мм; 50 – штифт; 51 – труба (диаметр 102мм) из нержавеющей стали; 52 – фланец (диаметр 88мм); 53 – труба № 40 (диаметр 12,7мм) из нержавеющей стали; 54 – труба №40 (диаметр 38мм) из нержавеющей стали; 55  –  подвижные фланцы (диаметр 156мм); 56 – труба №40 (диаметром 152мм) из нержавеющей стали; 57  – муфта (диаметр 6,35мм); 58  –  крышка SOX  (толщина 15,9мм, наружный диаметр 168мм); 59  – труба №40 (диаметр 50,8мм) из нержавеющей стали; 60  – патрубок (диаметр 25,4мм); 61  – барботажная труба (диаметр 6,35мм) из нержавеющей стали; 62 – отверстия (диаметр 3,2 мм); расстояние между центрами 25,4мм; 63  – фланец WN (диаметр 80мм); 64  – фланец SO (диаметр 80мм); 65 – патрубок (диаметр 25,4мм) из нержавеющей стали; 66 – труба (диаметр 76мм) из нержавеющей стали; 57  –  труба (диаметр 152мм) из нержавеющей стали; 68 – труба (пирекс) диаметром 152мм, высотой 457мм; 69  – тефлоновая прокладка толщиной 3,2 мм с асбестовым наполнителем; 70 – фланец FF, SO (диаметр 156мм); 71 – фланец из литого алюминия; 72  –  глухой фланец (диаметр 156 мм), сверление для трубы диаметром 76мм; 73 – труба (диаметр 76мм) из нержавеющей стали; 74 – глухой фланец (диаметр 156 мм), сверление для трубы диаметром 102 мм; 75 – фланец диаметром 80мм; 76  – труба диаметром 50,8мм; 77 – фланец (диаметр 106мм); 78  – труба (диаметр 102мм) из нержавеющей стали; 79 – труба (диаметр 76,2мм) из нержавеющей стали; 80 – 6 отверстий диаметром 3,18мм.} 

^{Рисунок А.2}

^{Приложение  Б}

^{(справочное)}

 

^{Система команд микропроцессоров семейства  MCS–51}

 

Команды передачи данных

 

Таблица Б.1

Название команды	Мнемокод	КОП	Операция
Пересылка в аккумулятор из регистра (n=0÷7)	MOV A, Rn	11101rrr	(A) ¬ (Rn)
Пересылка в аккумулятор прямоадресуемого байта	MOV A, ad	11100101	(A) ¬ (ad)
Пересылка в аккумулятор байта  из РПД   (i=0,1)	MOV A, @Ri	1110011i	(A) ¬ ((Ri))
Загрузка в аккумулятор константы	MOV A, #d	01110100	(A) ¬ #d
Пересылка в регистр из аккумулятора	MOV Rn, A	11111rrr	(Rn) ¬ (A)
Пересылка в регистр прямоадресуемого байта	MOV Rn, ad	10101rrr	(Rn) ¬ (ad)
Загрузка в регистр константы	MOV Rn, #d	01111rrr	(Rn) ¬ #d
Пересылка по прямому адресу аккумулятора	MOV ad, A	11110101	(ad) ¬ (A)
Пересылка по прямому адресу регистра	MOV ad, Rn	10001rrr	(ad) ¬ (Rn)
Пересылка прямоадресуемого байта  по прямому адресу	MOV add, ads	10000101	(add) ¬ (ads)
Пересылка байта из РПД по прямому  адресу	MOV ad, @Ri	1000011i	(ad) ¬ ((Ri))
Пересылка по прямому адресу константы	MOV ad, #d	01110101	(ad) ¬ #d
Пересылка в РПД из аккумулятора	MOV @Ri, A	1111011i	((Ri)) ¬ (A)
Пересылка в РПД прямоадресуемого байта	MOV @Ri, ad	0110011i	((Ri)) ¬ (ad)
Пересылка в РПД константы	MOV @Ri, #d	0111011i	((Ri)) ¬ #d
Загрузка указателя данных	MOV DPTR, #d16	10010000	(DPTR) ¬ #d16
Пересылка в аккумулятор байта из ПП	MOVC A, @A+DPTR	10010011	(A) ¬ ((A) + (DPTR))
Пересылка в аккумулятор байта  из ПП	MOVC A, @A+PC	10000011	(PC) ¬ (PC)+1, (A) ¬ ((A)+(PC))
Пересылка в аккумулятор байта  из ВПД	MOVX A, @Ri	1110001i	(A) ¬ ((Ri))
Пересылка в аккумулятор байта из расширенной ВПД	MOVX A, @DPTR	11100000	(A) ¬ ((DPTR))
Пересылка в ВПД из аккумулятора	MOVX @Ri, A	1111001i	((Ri)) ¬ (A)
Пересылка в расширенную ВПД  из аккумулятора	MOVX @DPTR, A	11110000	((DPTR)) ¬ (A)
Загрузка в стек	PUSH ad	11000000	(SP) ¬ (SP) + 1, ((SP)) ¬ (ad)
Извлечение из стека	POP ad	11010000	(ad) ¬ (SP), (SP) ¬ (SP) – 1
Обмен аккумулятора с регистром	XCH A, Rn	11001rrr	(A) ↔ (Rn)
Обмен аккумулятора с прямоадресуемым  байтом	XCH A, ad	11000101	(A) ↔ (ad)
Обмен аккумулятора с байтом из РПД	XCH A, @Ri	1100011i	(A) ↔ ((Ri))
Обмен младших тетрад аккумулятора и байта РПД	XCHD A, @Ri	1101011i	(A0…3) ↔ ((Ri)0…3)

 

Арифметические операции

 

Таблица Б.2

Название команды	Мнемокод	КОП	Операция
Сложение аккумулятора с регистром (n=0÷7)	ADD A, Rn	00l01rrr	(A) ¬ (A) + (Rn)
Сложение аккумулятора с прямоадресуемым  байтом	ADD A, ad	00100101	(A) ¬ (A) + (ad)
Сложение аккумулятора с байтом из РПД (i = 0,1)	ADD A, @Ri	0010011i	(A) ¬ (A) + ((Ri))
Сложение аккумулятора с константой	ADD A, #d	00100100	(A) ¬ (A) + #d
Сложение аккумулятора с регистром  и переносом	ADDC A, Rn	00111rrr	(A) ¬ (A) + (Rn) + (C)
Сложение аккумулятора с прямоадресуемым  байтом и переносом	ADDC A, ad	00110101	(A) ¬ (A) + (ad) + (C)
Сложение аккумулятора с байтом из РПД и переносом	ADDC A, @Ri	0011011i	(A) ¬ (A) + ((Ri)) + (C)
Сложение аккумулятора с константой и переносом	ADDC A, #d	00110100	(A) ¬ (A) + # d + (C)
Десятичная коррекция аккумулятора	DA A	11010100	Если (А0…3)>9 или ((AC)=1),  то (А0…3) ¬ (А0…З) + 6,  затем если (А4…7) >9 или ((С)=1), то (А4…7) ¬ (А4…7) + 6
Вычитание из аккумулятора регистра и заёма	SUBB A, Rn	10011rrr	(A) ¬ (A) – (C) – (Rn)
Вычитание из аккумулятора прямоадресуемого байта и заема	SUBB A, ad	10010101	(A) ¬ (A) – (C) – ((ad))
Вычитание из аккумулятора байта РПД и заема	SUBB А, @Ri	1001011i	(A) ¬ (A) – (C) – ((Ri))
Вычитание из аккумулятора константы  и заема	SUBB А, d	10010100	(A) ¬ (A) – (C) – #d
Инкремент аккумулятора	INC А	00000100	(A) ¬ (A) + 1
Инкремент регистра	INC Rn	00001rrr	(Rn) ¬ (Rn) + 1
Инкремент прямоадресуемого байта	INC ad	00000101	(ad) ¬ (ad) + 1
Инкремент байта в РПД	INC @Ri	0000011i	((Ri)) ¬ ((Ri)) + 1
Инкремент указателя данных	INC DPTR	10100011	(DPTR ) ¬ (DPTR) + 1
Декремент аккумулятора	DEC A	00010100	(A) ¬ (A) – 1
Декремент регистра	DEC Rn	00011rrr	(Rn) ¬ (Rn) – 1
Декремент прямоадресуемого байта	DEC ad	00010101	(ad) ¬ (ad) – 1
Декремент байта в РПД	DEC @Ri	0001011i	((Ri)) ¬ ((Ri)) – 1
Умножение аккумулятора на регистр  В	MUL AB	10100100	(B)(A) ¬ (A)*(В)
Деление аккумулятора на регистр В	DIV AB	10000100	(B).(A) ¬ (A)/(В)