Автоматическая система управления железнодорожным переездом

. 

 

 

 Рис.7 Микроконтроллер PIC 16F84A

 

 

 

Рис.8 схема расположения ножек PIC16F84

 

  Обозначения ножек и их функциональное назначение:

Обозначение	Нормальный режим	Режим записи EEPROM
RA0 – RA3	Двунаправленные линии ввода/вывода. Входные уровни ТТЛ
RA4/T0CKI	Вход через триггер  Шмитта. Ножка порта ввода/вывода с открытым стоком  или вход частоты  для таймера/счетчика TMR0
RB0/INT	Двунаправленная линия порта  ввода/ вывода или внешний вход прерывания Уровни ТТЛ
RB1 – RB5	Двунаправленные линии ввода/ вывода. Уровни ТТЛ
RB6	Двунаправленные линии ввода/ вывода. Уровни ТТЛ.	Вход тактовой частоты для EEPROM
RB7	Двунаправленные линии ввода/ вывода. Уровни ТТЛ.	Вход/выход EEPROM данных.
/Vрр	Низкий уровень на этом входе генерирует сигнал сброса для  контроллера. Активный низкий.	Сброс контроллера Для  режима EEPROM- подать Vрр.
OSC1/CLKIN	Для подключения кварца, RC или вход внешней тактовой частоты
OSC2/CLKOUT	Генератор,  выход тактовой частоты в режиме RC генератора, в  остальных случаях - для подкл.кварц
Vdd	Напряжение питания	Напряжение питания
Vss	Общий(земля)	Общий

 

Архитектура основана на концепции раздельных шин  и областей памяти  для данных и для команд (Гарвардская архитектура). Шина данных и память  данных (ОЗУ) - имеют ширину 8 бит, а программная  шина и программная  память  (ПЗУ)  имеют ширину 14  бит.  Такая  концепция  обеспечивает  простую,  но  мощную систему команд, разработанную  так,  что  битовые,  байтовые  и  регистровые операции работают с высокой скоростью и с  перекрытием  по  времени  выборок  команд  и  циклов  выполнения.  14-  битовая  ширина   программной   памяти обеспечивает  выборку  14-битовой  команды  в  один  цикл.  Двухступенчатый  конвейер  обеспечивает  одновременную  выборку  и  исполнение   команды. Все команды выполняются за один цикл, исключая команды  переходов.  В  PIC16F84 программная память  объемом 1К х 14   расположена   внутри   кристалла. Исполняемая программа может находиться только во встроенном ПЗУ.

Рис.9  структурная схема PIC16F84

 

Обьект управления

Обьектом  управления в данном проекте являются:

• Устройство оптической сигнализации (светофор),
• Шлагбаум. В программе Proteus исполнен в виде световых индикаторов, имитирующих верхнее и нижнее положение шлагбаума.

В данном курсовом проекте, в качестве световой сигнализации использовался  светофор.

Виды светофоров:

Существует несколько  видов светофоров регулирующих движение и не только на дорогах. Реверсивные  светофоры регулируют движения по полосам  проезжей части и светофоры для  маршрутных транспортных средств устанавливаются  в основном в крупных городах.

Автомобильные светофоры  с сигналами обычно круглыми трех цветов: красного, жёлтого и зелёного. Сигналы могут быть расположены  как вертикально - при этом красный  сигнал всегда располагается 

сверху, а зелёный - снизу, так и горизонтально - красный  сигнал всегда располагается слева, а зеленый – справа.

Автомобильный светофор. Светофоры  для пешеходов регулируют их движение через пешеходный переход. Такие  светофоры имеют два вида сигналов: разрешающий и запрещающий. Обычно для этой цели используют соответственно зелёный и красный свет. Сами сигналы  имеют различную форму. Чаще всего  используют сигналы в виде силуэта  человека: красный — стоящего, зелёный — идущего. Светофор для велосипедов регулирует движения велосипедов. Это может быть светофор, сигналы которого выполнены в форме силуэта велосипеда, или обычный трехцветный светофор, снабженный специальной табличкой.

Трамвайный светофор предназначены  для регулирования движения трамваев. Обычно устанавливаются перед участками  с ограниченной видимостью, перед  затяжными подъёмами, спусками, на въезде или выезде трамвайных депо. Обычно трамвайные светофоры имеют 2 сигнала: красный и зеленый. Действие трамвайных светофоров распространяется только на трамваи. 

Железнодорожные светофоры  предназначены для регулирования  движения поездов. Также светофоры  или дополнительные световые указатели  могут информировать машиниста  о маршруте.

Речные светофоры предназначены  для регулирования движения речных судов. В основном используются для  регулирования прохода судов  через шлюзы. Такие светофоры  имеют сигналы 2-х цветов — красного и зелёного.

Шлагбаум:

В качестве преградительного устройства предлогаю  использовать автоматический переездной шлагбаум ПАШ-1. Рис.10.

Шлагбаум  устанавливается на отдельный фундамент  с правой и левой стороны железнодорожного переезда и управляется в автоматическом режиме или с поста управления переездом. При установке на существующий фундамент (при замене шлагбаума  на новый) необходимо использовать переходную раму.

Шлагбаум  состоит из электропривода, закрепленного  на бетонном фундаменте, заградительного  бруса длиной 4 м, 6 м или 8 м с  противовесом.

Силовой механизм представляет собой электродвигатель и двухступенчатый редуктор. Первая ступень редуктора — червячный однозаходный самотормозящий механизм. Вторая ступень — цилиндрическая прямозубая передача со встроенной электромагнитной муфтой в зубчатом колесе.

Электродвигатель  служит для создания вращающегося момента, необходимого для изменения положения  заградительного бруса.

Червячный редуктор предназначен для создания необходимой  частоты вращения главного вала и  запирания заградительного бруса  в крайних положениях.

Корпус представляет собой сварочно-гибочную конструкцию  из листового стального проката. Корпус имеет специальный вывод  для кабеля управления, который разделывается на клемную колодку. Крышка открывается сверху и представляет собой сварную конструкцию.

В крышке приварена  защелка для замка и закреплен  уплотнитель.

Курбельный  выключатель состоит из контактных ножек, которые установлены на одной оси с курбельной заслонкой и, поворачиваясь вместе с ней, разрывают электрический контакт между губками. Курбельная рукоятка вставляется в трехгранный выходной конец вала редуктора и позволяет осуществлять ручной перевод.

 

Заградительный  брус предназначен для физического  ограждения проезжей части дороги путем  ее поперечного перекрытия и имеет  равномерно разнесенные по длине  красные световозвращатели.

Для плавного опускания заградительного бруса  в конструкции шлагбаума предусмотрен гидрогаситель клапанного типа и  датчики концевых положений. По конструкции  шлагбаума гидрогаситель включается в работу за s 25° до окончания перевода заградительного бруса, а на подъем заградительный брус работает с пониженным сопротивлением в конце перевода (за = 15° до остановки).

 

 

 

Рис.10 автоматический переездной шлагбаум ПАШ-1

 

Шлагбаумы ПАШ1 имеют следующие  технические характеристики:

угол подъема заградительного  бруса (ЗБ), граду­

сов                                                                             80—90

время подъема ЗБ, не более, с                                12

время опускания ЗБ, с                                         10+2

высота установки механизма  шлагбаума по оси

вращения ЗБ над поверхностью проезжей час­

ти дороги, м                                                   1—1,25                                                                         

номинальный момент на валу ЗБ, не менее, Н • м            170

ток, потребляемый электродвигателем  переменно­

го тока при напряжении на клеммах 220 В +_5*%,

не более, А                                                           2,5

ток, потребляемый электродвигателем  постоянно­

го    тока    при    напряжении    на    клеммах

(24±1,2) В, не более, А                                                5,2

ток,   потребляемый   электромагнитной   муфтой

при напряжении на клеммах 12 В, А                                  1,33+0,1

при напряжении на клеммах 24 В, А                                  0,65±0,1

электрическое сопротивление между  заземляющим болтом и корпусом электропривода, не

более, Ом                                                              0,1

Электрическая принципиальная схема  электропривода шлагбаума ПАШ1 приведена  на рис. 129, где: Ml— электродвигатель типа АИР 56В4Б43; QS1; QS2 — колодки блок-контакта, черт.20.502.03.00; SQ1, SQ2 — переключатели МП 110744031А; XI — болт заземления; XS1, XS2 — розетка двухполюсная РД1-1, га0.364.010ТУ; ХТ1 — колодка клеммная, черт. ДШАК 301593.003; уА1 — муфта электромагнитная, черт. ДШАК 303545.001.

Внутренний электрический монтаж выполняется проводом МГШВ 0,50.

Сопротивление изоляции между токоведущими частями шлагбаума и корпусом в нормальных климатических условиях должно быть не менее 20 МОм.

Электрическая прочность изоляции токоведущих частей шлагбаума по отношению к корпусу должна выдерживать  в течение одной минуты испытательное  напряжение 1500 В переменного тока частотой 50 Гц.

 

 

 

 

3. Разработка  программного кода системы  управления

3.1 Разработка  схемы системы   управления

Блок-схема автоматизированной системы управления представлена

на рис. 12.

 

Рис. 12 Блок-схема системы управления

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2 Разработка программного  кода для PIC 16F84A

Прошивка  микроконтроллера была написана в среде виртуального проектирования Proteus на языке низкого уровня Assembler.

С помощью  языков низкого уровня создаются  эффективные и компактные программы, поскольку разработчик получает доступ ко всем возможностям процессора.

 

list        p=16f84a

__config    03ff1h

;---------------------------------------------------------

Status          equ         03h

PortA           equ         05h

TrisA           equ         05h

PortB           equ         06h

TrisB            equ         06h

Reg_1           equ         0Ch

Reg_2           equ         0Dh

Reg_3          equ         0Eh

Sch              equ         0Fh

;----------------------------------------------------------------------------------

                  org          0

                  goto        start

;----------------------------------------------------------------------------------

start           bsf            Status,5       

                  movlw      .0

                  movwf       TrisB         

                  bcf             Status,5

                  movlw       .7             

                  movwf       Sch            

                  clrw                       

;----------------------------------------------------------------------------------

m1               bcf             PortB,4

                  bsf             PortB,3        

                  bcf             PortB,0        

                  bcf             PortB,1        

                  bsf             PortB,2        

                  btfsc          PortA,1        

                  goto           m3            

                  goto           start          

;----------------------------------------------------------------------------------                       

m3               bcf              PortB,2        

                  movlw         .179           

                  movwf        Reg_1                                        

                  movlw        .30                                          

                  movwf         Reg_2                                    

                  movlw         .1                                           

                  movwf         Reg_3                                   

wr1              decfsz       Reg_1, F                                    

                  goto           wr1                                          

                  decfsz       Reg_2, F                                     

                  goto           wr1                                          

                  decfsz        Reg_3, F                                     

                  goto           wr1                                          

                  nop                                                      

                  nop                                                      

                  bsf              PortB,2          

                  movlw       .179             

                  movwf       Reg_1