RU18313U1 - Комплекс измерительно-вычислительный для учета и управления энергоресурсами - Google Patents

Description

Комплекс гомерительно-вычислительный для учета и управления энергоресурсами

Полезная модель относится к области информационно-измерительной техники, преимзоцествеьшо к юмерительным устройствам - комплексам программнотехнических средств, предназначенных для автоматического сбора данных в виде электрических сигналов (импульсных, токовых, напряжений) с первичных измерительных преобразователей (счетчиков электрической и тепловой энергии, счетчиков расхода различных жидкостей, аналоговых датчиков тока и напряжения),их обработки, накопления и выдачи информации в виде таблиц и графиков количесттва и мощости знергоресурсов на экран персональных компьютеров (сервер,рабочую станцию) или по требованию с помощью модема и коммутируемых каналов связи в энергоснабжающую организацию,а также последующего анализа информации и выдачи управляюпщх сигналов на технологический объект.

Предлагаемая полезная модель может бьггь использована в энергетшсе,теш1оэнергетике, коммунальном хозяйстве, химической, нефтяной и газодобывающей промышленности.

Известен комплекс технических средств для построения распределенных систем коммерческого учета энергоресурсов «Экотел ,выпускаемый фирмой РКК по ТУ48787297 ТМ-001-99, внесенный в Государственный реестр средств измерений (регистрационный № 18997-99).

Комплекс используется для автоматизрфованного коммерческого учета и измерения количества электрической и тепловой энергии,расхода теплоносителей и других физических величин на объектах с развитой структурой энергопотребления, а также для дистанционного управления технологическими объектами.

Комплекс «Экотел включает в себя оборудование удаленных объектов вклюключая приборы коммерческого учета энергоресурсов, счетчики электрической и комлект счетчиков тепловой энергии ТЭМ-05М ( Госреестр №16533-99), многофункциональные контроллеры TeleSAFF SmartWIRF Mikro 16 SKADA Pack, использующих измерительные модули серии 5000 (Госреестр № 16856-97 программное обеспечение, АРМ диспетчера, проводные линии связи и радиомодем 1

В ивестном комплексе 1 сбор информации контроллером с комплекта теплосчетчиков (интеллектуальных датчиков) осуществляется посредством интерфейса RS-485, имеющего одну пару проводов, к которому подключены все теплосчетчики. При такой проводной линии связи информация с последующего датчика поступает только после того как будут опрошены все предыдущие датчшси,т.е. используется последовательная система опроса датчиков с маркерным доступом в режиме реального времени.

Это отрицательно сказывается на скорости передачи информации на технологический объект при аварийных ситуациях, что в конечном счете снижает надежность системы..

200ШШ777

ШШрпрррМРШ

-.- Z -О,- о о ,1 4.. , .- ,-

МПК6 :G 01R 22/00

эне/ргорес5фсами, применяемый при автоматизации технологических процессов в кокмунальном хозяйстве, химической и нефтяной промышленности, выпускаемый научно- производственной фирмой «Прорыв(Госреестр №1471495).

Комплекс включает в себя счетчики электроэнергии ПСЧ-4, ПСЧ-4Р, ПСЧ- 3, ПСЧ-ЗР, вычислители расхода УВП-80Г, УВП-80М, предназначенные для измерения расхода воды, тепла, сухого и влажного пара, природногс аза, программируемые контроллеры типа ТК-84, ТК-85, АРМ диспетчера, проводные линии связи , программное обеспечение и радиомодем.

В известной полезной модели 2 питание функциональных схем длядискретных и аналоговых входов, ЦПУ и серийных портов связи контроллеров осуществляется от централизованного источника питания ( подключаемого к сети переменного тока 220В и имеющего на выходе стандартные значения напряжения 5,12,24В) посредством жгутового соединения, что приводит к технологической сложности изготовления блоков контроллера, вследствии отсутствия гальванической развязки питания и соблюдения дополнительных требований безопасности (искробезопасности) электрических цепей.

Такая схема питания усложняет конструкцию, делает контроллеры чувствительными к помехам и провалам электропитания и снижает их надежность. Кроме того , подсоединение самих контроллеров к датчикам на технологическом объекте осуществляется (в следствии выполнения контроллеров многоплатными) посредством полевых кабелей, имеющих в местах подсоединения разъемы с винтовыми соединениями, что требует дополнительного планово- предупредительного обслуживания линий связи в процессе эксплуатации для обеспечения надежности контакта в разъемах, путем периодического подтягивания винтового соединения в переходных колодках разъемов. Это снижает надежность линий связи территориально-рассредоточенных систем.

В основу настоящей полезной модели положена задача создания такого комплекса программно-технических средств для учета и управления энергоресзфсами, который был бы лишен недостатков выше перечисленных полезных моделей и отличался бы более высокой надежностью схемы питания контроллеров и распределенных линий связи системы.

Поставленная задача решается тем ,что в измерительно-вычислительном комплексе для учета и управления энергоресурсами, согласно предложению, применена радиальная схема подсоединения первичных измерительных преобразователей энергорес5фсов(датчиков) к контроллерам и использован магистральный способ развода шины питания контроллеров.

Супщость полезной модели поясняется конкретными примерами ее выполнения и прилагаемыми чертежами.

Па фиг. 1-изображен общий вид (архитектура) комплекса.

На фиг.2-схема электропитания дискретных и аналоговых входов контроллеров комплекса.

.ВЗЛЕТ TCP, расходомер-счетчик 3 типа ВЗЛЕТ МР, аналоговые датчики тока 4 и напряжения Зтипа ТТС иТНС; программируемые микроконтроллеры 6 утвержденных типов МК 989, МК1781 (Госреестр № 19121 -99), радиомодем 7 типа РМ19, радиостанцию 8 типа MOTOROLA, сервер 9 АРМ диспетчера, рабочие станции О, бесконтактный силовой коммутатор 11 типа БСК2, программное обеспечение АРМ диспетчера, проводные линии связи 12, комплект документации по эксплуатации и монтажу.

Комплекс представляет собой информационно- измернггельную систему, возникающую как законченное изделие непосредственно на объекте эксплуатации в соответствии с проектной документацией, из вышеперечисленных компонентов серийного изготовления.

Комплекс работает следуюпщм образом.

Сигналы от первичных измерительных преобразователей энергоресурсов(датчиков) 1,2,3 постзшают на дискретный вход микроконтроллеров 6, настроенный на частотно- импульсный режим приема данных. В микроконтроллерах происходит накопление имульсов и передача их по радиоканалу(модем 7- радиостанцию 8модем 7) на сервер 9 автоматизированного рабочего места (АРМ) диспетчера по его запросам. В соответствии с алгоритмом работы системы, который определен программным обеспечением, через определенный промежуток времени, который привязан к астрономическому времени, происходит обработка накопленных за этот промежуток времени импульсов и отображение обработанных данных на экране ПЭВМ АРМ диспетчера (или рабочих станций 10) в виде таблиц и графиков потребленной энергии и мощности .Данные в )зависимости от вида энергии регистрируются с определенным интервалом времени в стандартной базе данных SQL- сервера 9 и могут быть доступны с АРМ диспетчера или рабочих станций 10. Данные о потребленной мощности энергии по запросу могут по радиоканалу передаваться и в энергоснабжающз ю организацию для коммерческого учета потребленного вида энергии.

Управление технологическими объектами, изменение настраиваемых параметров осуществляется следующим образом. Показания с датчиков аналоговых сигналов 4 и 5 обрабатываются и представляются на экране в цифровом и графическом виде, что позволяет специалистам производить анализ состояния оборудования. В аварийных ситуациях отображение состояния объектов и аналоговых параметров сопровождается звуковой сигнализацией. Команда управления поступает с АРМ диспетчера по радиоканалу на вход микроконтроллера, где происходит соответствз ощая обработка этого сигнала и и выдача на управляющей выход микроконтроллера соответствующего сигнала. Параметры данного сигнала могут быть настроены с пульта диспетчера пользователем (импульсное или потенциальное управление). Управляющий сигнал поступает на бесконтактный силовой коммутатор 11 БСК2, который осуществляет коммутацию иполнительного механизма 13.

В предлагаемой полезной модели мрпфоконтроллеры конструктивно выполнены так, что в зависимости от типа могут иметь до 16 дискретных и 8 аналоговых входов каждый. Новый тип проектно- компонуемой конструкции мшфоконтроллера МК на базе однокристального микропроцессора PIC16F877/201P с электрически -перепрограммируемым ГОУ, позволяет иметь достаточпо большое число дискретных и аналоговых входов, чтобы создавать интегрированные системы учета и управления энергоресурсами с проводными линиями связи 12 , позволяюпщми осуществлять подсоединение первичных измерительных преобразователей: элетросчетчиков 1, теплосчетчиков 2, расходомеров 3, аналоговых датчиков тока 4 и напряжения 5 непосредственно (или с помошью коммутатора) к конкретному входу микроконтроллера 6. При таком выполнении измерительного канала скорость передачи информации датчиками гораздо выше чему аналога 1, так как любой датчик мгновенно выдает измерительную информацию, что особенно важно при аварийных ситуациях на объекте. Надежность системы управления энергоресурсами повышается.

В контроллерах, входяпщх в состав комплекса, использован магистральный способ развода пшны питания (фиг.2). Основной источник питания 14 преобразует сетевое напряжение переменного тока 220В в напряжение постоянного тока 12В. Двеннадцати-вольтовая магистраль разведена для использования источников питания 15, обеспечиваюпщх гальванические развязки тенологических входов и выходов (дискретных, аналоговых, RS 232- RS485, портов связи) контроллера МК. Такая схема электропитания функциональных схем входов и выходов микроконтроллеров МК,обеспечиваюшая наличие гальванической развязки по всем каналам ввода и вывода, упрошает конструкцию за счет исключения жгутовых соединевий. как у прототипа 2,и повышает ее надежность за счет исключения дополнительных переходных контактов в разъемных соединениях .Повышается помехоустойчивосгь системы 1Ю входным сшналам, уегойчивость к 1Юмехам и провалам питания, а следовательно и надежность информационно-гомерительной системы.

Из доступных источников информациии авторы не выявили устройство со сходными признаками.

Предлагаемое техническое решение осушествлено в промышленности (АСКУЭ УППО ,зав.№ 001, Госреестр средств измерений № 18534-99, внедрено на Уфимском предприятии тепловых сетей, в МП « Уфаводоканал) и может быть использовано для электрической и тепловой энергии, управления энергохозяйством промышленных предприятий, построения АСУ ТП.

Комплекс выполнен в условиях серийного производства приборостроительного завода, не требует дефицигных материалов , уникальных покупных и комплектуюпщх изделий. Все технические средства, входящие в состав комплекса прошли испытания с целью утверждения типа и рекомендованы органами Госстандарта для применения в системах коммерческого учета энергоресурсов.

Источники информации:

1 .Рекламный проспект фирмы РКК «Комплексные решения для построения распределенных систем коммерческого учета электрической и тепловой энергрш. Описание к сертификату об утверждении типа средств измерений RU.C.34.004. А № 7144 (Госреестр №18993-99).Технические условия ТУ 48787297ТМ-001-99. 2.Рекламный проспект НПФ ПРОРЫВ «Коммерческий учет энергоресурсов. SCADA «ТЕЛЕСКОП ПЛЮС. Техническое описание № АВБЛ 002 .001.ТО

Claims (1)

1. Комплекс измерительно-вычислительный для учета и управления энергоресурсами, содержащий первичные измерительные преобразователи энергоресурсов утвержденных типов: электронные счетчики электроэнергии, теплосчетчики, расходомеры-счетчики различных жидкостей, аналоговые датчики тока и напряжения, программируемые контроллеры утвержденных типов, радиомодем, радиостанцию, сервер, АРМ диспетчера, рабочие станции, бесконтактный силовой коммутатор, программное обеспечение, проводные линии связи, комплект документации по эксплуатации и монтажу, и возникающий как законченное изделие на объекте эксплуатации в соответствии с документацией по монтажу путем его комплектации из выше перечисленных компонентов, отличающийся тем, что применен новый утвержденный тип проектно-компонуемой конструкции микроконтроллера МК на базе однокристального микропроцессора РIС 16F877/201Р с электрически-перепрограммируемым ПЗУ, имеющий достаточно большое число дискретных и аналоговых входов, чтобы создавать измерительные каналы интегрированной системы учета и управления энергоресурсами с проводными линиями связи, позволяющими осуществлять подсоединение каждого первичного измерительного преобразователя непосредственно к дискретному или аналоговому входу микроконтроллера МК, а для электропитания функциональных схем дискретных и аналоговых входов и выходов микроконтроллера МК применена магистральная схема электропитания, обеспечивающая питание от централизованного источника питания независимых друг от друга источников автономного питания гальванически развязанных входов и выходов микроконтроллера МК.