RU40674U1 - Устройство для измерительно-вычислительного контроля теплового режима - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к электронике, а именно к устройствам для автоматизированного контроля теплового режима, например генераторов ГЭС. Задачей полезной модели является непрерывное централизованное обслуживание большого количества точек контроля (более 1000) с возможностью обработки и сохранения данных, получаемых с датчиков температуры и выхода на локальную вычислительную сеть. Также полезная модель позволяет использовать аналоговые и/или цифровые датчики температуры и применяет более простую схему включения аналоговых датчиков. Задача решается тем что, устройство для измерительно-вычислительного контроля теплового режима содержащее датчик температуры, соединенный с модулем обработки, включающем плату обработки и оцифровки аналогового сигнала, модуль сигнализации, индикатор, согласно решению, содержит дополнительные аналоговые и/или цифровые датчики и устройство сбора информации, соединенное с модулем обработки линией связи и имеющее выход на локальную вычислительную сеть, при этом модуль обработки дополнительно содержит модуль процессора, соединенный с платой обработки и оцифровки аналогового сигнала, модуль сопряжения внутреннего интерфейса модуля процессора с протоколом обмена линии связи. В качестве датчиков могут быть использованы аналоговые датчики, при этом модуль обработки дополнительно содержит панель подключения аналоговых датчиков, блок коммутаторов последовательно соединенных с платой обработки и оцифровки сигнала. Устройство может дополнительно содержать концентратор модульный, соединенный с модулем обработки, а в качестве датчиков использованы цифровые датчики. Могут быть дополнительно введены модули обработки, параллельно подключенные между собой по внешнему интерфейсу линии связи.

Description

Полезная модель относится к электронике, а именно к устройствам для автоматизированного контроля теплового режима, например генераторов ГЭС.

Известен портативный микропроцессорный прибор для измерений относительной влажности и температуры с помощью сенсоров влажности сорбционного типа и резистивных сенсоров температуры ИВТМ-7 М, выполненный в виде двух блоков. Один из блоков предназначен для подключения 8 измерительных зондов, содержащих датчики температуры и влажности, и первичной обработки информации, а второй блок - для индикации и управления прибором. Измерительный зонд подключается к первому блоку с помощью гибкого шнура. Индикация показаний прибора осуществляется с помощью жидкокристаллического индикатора. В приборе предусмотрен вывод результатов на персональный компьютер (ПК) (OOO «Энергопромавтоматика», www.kipia.ru).

Данный прибор позволяет сохранять данные измерений, однако малое количество измерительных каналов (8) и одноуровневая структура сбора информации не позволяют использовать его в поставленной задаче для обслуживания большого количества точек контроля на значительной территории промышленного объекта.

Известен регулятор температуры, в котором в качестве датчика температуры используется стандартный термометр сопротивления, медный или платиновый. Для преобразования изменения величины сопротивления терморезистора (датчика температуры) в изменение фазы используются две фазовращающие цепи, состоящие из последовательно включенного резистора и дросселя, в одной из которых (измерительной) используется терморезистор - датчик температуры, а в другой (опорно-компенсационной) - стабильный манганиновый резистор. Схема сравнивает сигнал с измерительной и опорной частей фазовращающих цепей и производит оцифровку сигнала. Регулятор имеет: четыре дискретных выхода с гистерезисом, уставки которых задаются с помощью внешнего или внутреннего постоянного запоминающего устройства; аналоговый выход измеренного значения сопротивления; выход последовательного шестнадцатиразрядного кода значения сопротивления; сигнал контроля входных сигналов; выход последовательного шестнадцатиразрядного кода контроля состояния триггеров

внутренней схемы БИС (большой интегральной схемы) (заявка РФ №94015501, МПК G 05 D 23/19).

Известен измеритель-регулятор, содержащий датчик измеряемой регулируемой величины, который представляет собой резистивный элемент, изменяющий свое сопротивление при изменении измеряемой регулируемой величины; первый источник тока; второй источник тока, первый резистор, дифференциальный каскад, исполнительный орган, который воздействует на измеряемый и регулируемый параметр при отклонении его от заданного воздействия; пороговый элемент, который может быть включен, если необходимо импульсное воздействие исполнительным органом на регулируемую величину; третий источник тока; второй резистор; резистор, который можно считать составной частью датчика измерительной величины; первый резистор, входящий в источник тока; транзистор; источник опорного напряжения между точкой питания источника тока и базой транзистора резистор, который ограничивает (задает) ток, протекающий через источник напряжения; повторитель напряжения или усилитель с большим входным сопротивлением; резисторы одинакового номинала; резистор меньшего номинала (например R/2); ключевой элемент; исполнительный элемент, включенный в выходную цепь ключевого элемента; транзисторы, на которых может быть выполнен ключевой элемент; источник питания измерителя регулятора; измеритель-регулятор;

развязывающие диоды; автономный источник питания (аккумуляторная батарея), полевой транзистор, используемый в качестве управляемого напряжением резистора (патент РФ №2050580, МПК G 05 D 23/19).

Наиболее близким является цифровое устройство измерения и контроля температуры, в котором датчик температуры - термопреобразователь сопротивления - включен в качестве одно из плеч в схему измерительного моста, плечи которого запитаны генераторами тока от общего источника опорного напряжения. Сигнал, снимаемый с измерительной диагонали данного моста, после прохождения дифференциального и масштабного усилителей оцифровывается в аналого-цифровом преобразователе. Код оцифрованного сигнала сравнивается с кодом, вводимым схемой формирования уставок и после обработки схемами совпадения поступает на дискретные выходы внешней сигнализации и управления. Кроме того, описываемое устройство имеет светодиодную индикацию «ОБРЫВ» (датчика температуры) и «АВАРИЯ». Код оцифрованного сигнала преобразуется в код цифрового индикатора, на котором индицируется значение температуры. Устройство имеет возможность работы с термодатчиками - термопреобразователями сопротивления - различных градуировок (патент РФ №2072722, МПК G 01 К 7/20).

Недостатками перечисленных аналогов и прототипа является их одноканальная структура, затрудняющая построение централизованной системы контроля, невозможность сохранения и обработки получаемых данных по заданным алгоритмам применительно к конкретному объекту, аппаратная реализация обработки сигнала, которая не обеспечивает достаточной функциональной гибкости устройства.

Задачей полезной модели является непрерывное централизованное обслуживание большого количества точек контроля (более 1000) с возможностью обработки и сохранения данных, получаемых с датчиков температуры и выхода на локальную вычислительную сеть. Также полезная модель позволяет использовать аналоговые и/или цифровые датчики температуры и применяет более простую схему включения аналоговых датчиков.

Задача решается тем что, устройство для измерительно-вычислительного контроля теплового режима содержащее датчик температуры, соединенный с модулем обработки, включающем плату обработки и оцифровки аналогового сигнала, модуль сигнализации, индикатор, согласно решению, содержит дополнительные аналоговые и/или цифровые датчики и устройство сбора информации, соединенное с модулем обработки линией связи и имеющее выход на локальную вычислительную сеть, при этом модуль обработки дополнительно содержит модуль процессора, соединенный с платой обработки и оцифровки аналогового сигнала, модуль сопряжения внутреннего интерфейса модуля процессора с протоколом обмена линии связи.

В качестве датчиков могут быть использованы аналоговые датчики, при этом модуль обработки дополнительно содержит панель подключения аналоговых датчиков, блок коммутаторов последовательно соединенных с платой обработки и оцифровки сигнала.

Устройство может дополнительно содержать концентратор модульный, соединенный с модулем обработки, а в качестве датчиков использованы цифровые датчики.

Могут быть дополнительно введены модули обработки, параллельно подключенные между собой по внешнему интерфейсу линии связи.

Полезная модель поясняется чертежами, где на ФИГ.1 представлена общая блок-схема устройства, на ФИГ.2 - блок-схема модуля обработки, на ФИГ.3 - многоуровневая структура сбора информации, где:

1 - модуль обработки;

2 - устройство сбора информации;

3 - концентратор модульный;

4 - плата обработки и оцифровки сигнала;

5 - модуль сигнализации и индикатор;

6 - модуль процессора;

7 - модуль сопряжения интерфейсов;

8 - панель подключения аналоговых датчиков;

9 - блок коммутаторов;

10 - модуль обработки в комплекте с концентратором модульным и датчиками (1-й уровень);

11 - устройство сбора информации в комплекте с устройствами 1-го уровня (2-й уровень);

12 - система из устройств 2-го уровня (3-й уровень)

В качестве датчиков устройства для измерительно-вычислительного контроля теплового режима (УИВКТР) используются термопреобразователи сопротивления градуировки 50 М и гр.23.

Модуль обработки 1 содержит панели подключения аналоговых датчиков 8, соединенные с блоками коммутации 9, которые соединены с платами обработки и оцифровки сигнала 4. Плата обработки и оцифровки сигнала 4 имеет выход на модуль процессора 6, который соединен с модулем сигнализации и индикатором 5 и модулем сопряжения интерфейсов 7. Кроме того, модуль процессора 6 имеет выход на блоки коммутаторов 9.

Модуль обработки 1 обеспечивает циклические замеры температуры с датчиков, установленных в точках контроля генераторов. Принимаемые от датчиков показания компонуются в так называемые группы, для более удобного наблюдения. Датчики, входящие в группу, обеспечивают контроль однотипных узлов генератора и находятся примерно в одинаковой температурной среде. Модуль обработки 1 обеспечивает возможность оператору компоновать до 8 групп с указанием типа градуировки каждого датчика. Модуль обработки 1 обеспечивает возможность корректировки температуры по каждому каналу, что позволяет производить первичную юстировку как каждого канала, так и каналов, входящих в группу. Модуль обработки 1 обеспечивает по каждому каналу задания двух пороговых значений, обеспечивающих работу предупредительной и аварийной сигнализации. В случае превышения температуры предупредительной уставки на лицевой панели модуля обработки 1 зажигается желтый светодиод «ВНИМАНИЕ», а на жидкокристаллическом индикаторе отобразится номер группы и список датчиков данной группы, на которых это превышение зафиксировано. Если количество групп, в

которых есть превышение температуры, более одной, то модуль обработки 1 отобразит только номера групп и предоставит возможность просмотра номеров датчиков, на которых произошло превышение температуры отдельно по каждой из указанных групп. Кроме того, модуль обработки 1 изменяет период циклического опроса, делая его минимально возможным, что позволяет более тщательно следить за изменением температуры в наиболее критичные моменты времени. Модуль обработки 1 позволяет оператору изменять период циклического опроса в широком диапазоне значений (от 15 секунд до одного часа). Действия модуля обработки 1 при превышении температурой аварийной уставки аналогичны случаю с предупредительной уставкой. При аварийной ситуации зажигаются светодиоды «ВНИМАНИЕ», «АВАРИЯ» и, кроме того, замыкается контакт реле, который может использоваться на усмотрение пользователя, например, для включения звукового сигнала и/или сигнальной лампы. Показания в случае аварийной сигнализации аналогичны уже описанному случаю предупредительной сигнализации. Все операции, связанные с изменением опций настроек модуля обработки 1, производятся с применением пользовательских паролей. Все операции, связанные с настройкой служебных функций модуля обработки 1, являются служебной функцией разработчика и не могут быть изменены пользователем. Имеющаяся в модуле обработки 1 информация по запросу передается в устройство сбора информации 2.

Устройство сбора информации 2 в комплекте с программным обеспечением может архивировать получаемые данные и рассылать их в локальную вычислительную сеть для клиентских программ.

В устройстве могут быть использованы аналоговые и/или цифровые датчики в любых комбинациях, причем в случае использования цифровых датчиков, они подключаются к модулю обработки 1 через концентратор модульный 3.

Устройство может содержать несколько модулей обработки 1, подключенных параллельно к линии связи с протоколом RS-485.

Связь всех модулей обработки 1 с устройством сбора информации 2 обеспечивается по линии связи.

Связь устройства сбора информации 2 с локальной вычислительной сетью обеспечивается по интерфейсу Fast Ethernet.

Обслуживание большого количества точек контроля на значительной территории предприятия и возможность оперативного конфигурирования устройства под потребность конкретного объекта принципиально заложена в устройстве применением программной обработки информации и многоуровневой структурой сбора информации (ФИГ.3).

Устройство работает следующим образом.

Сигналы с аналоговых датчиков подводятся по кабелям, подключаемым к винтовым клеммам панели подключения аналоговых датчиков 8. Далее блок коммутаторов 9 по команде с модуля процессора б циклически подключается к плате 4, которая осуществляет обработку, нормирование аналогового сигнала и его оцифровку. Сигнал в цифровой форме поступает на модуль процессора 6, который осуществляет алгоритмическую обработку полученных данных по программе в соответствии с реализуемой в данный момент командой. Обработанные данные через модуль сопряжения интерфейсов 7 поступают в линию связи RS-485 на устройство сбора информации 2. Команды с устройства сбора информации 2 также через модуль сопряжения интерфейсов 7 с линии связи поступают в модуль процессора 6.

Сигналы с цифровых датчиков через концентратор модульный 3, осуществляющий по команде с модуля процессора б циклический опрос его входов, поступают на цифровой вход модуля процессора 6, где обрабатываются аналогично оцифрованным сигналам с аналоговых датчиков.

В состав устройства для измерительно-вычислительного контроля теплового режима входят до 24 модулей обработки. Устройство имеет выход в локальную вычислительную сеть предприятия, что делает его оперативным средством доставки информации как для оперативных, так и для обслуживающих служб предприятия. Модули обработки 1 обеспечивают замер температуры по 64 или по 256 аналоговым измерительным каналам (в зависимости от установленного типа устройств); условное разделение точек контроля на группы (до 8) для удобства наблюдения; установку для каждой точки контроля предупредительной и аварийной уставки; ввод типа датчика (ТСМ-50 или ТСМ-53) для каждой точки контроля; передачу информации на устройство сбора информации 2 по интерфейсу RS -485; ввод необходимой служебной информации для проведения замеров и передачи информации. Кроме того, модуль обработки 1 позволяет получать значения температуры посредством концентраторов модульных (КМ8/16) от 512 полупроводниковых (1-Wire) датчиков температуры, что позволяет проводить поэтапную модернизацию системы термоконтроля генераторов с переходом на более современные и достоверные средства измерения. Широко распространенный интерфейс RS-485, используемый в модуле обработки 1, позволяет добавлять различные устройства контроля за состоянием агрегата и его частей, что делает устройство для измерительно-вычислительного контроля теплового режима универсальным средством мониторинга агрегатов ГЭС. В состав УИВКТР входит так же и клиентское программное

обеспечение, устанавливаемое на персональный компьютер работающих в локальной вычислительной сети предприятия.

УИВКТР обеспечивает оперативный и качественный контроль теплового режима всех генераторов ГЭС одним оператором, реализуя, таким образом, возможность своевременно производить предписанные технологические операции, направленные на предотвращение выхода из строя узлов генераторов ГЭС.

Claims (4)

1. Устройство для измерительно-вычислительного контроля теплового режима, содержащее датчик температуры, соединенный с модулем обработки, включающем плату обработки и оцифровки аналогового сигнала, модуль сигнализации, индикатор, отличающееся тем, что введены дополнительные аналоговые и/или цифровые датчики и устройство сбора информации, соединенное с модулем обработки линией связи и имеющее выход на локальную вычислительную сеть, при этом модуль обработки дополнительно содержит модуль процессора, соединенный с платой обработки и оцифровки аналогового сигнала, модуль сопряжения внутреннего интерфейса модуля процессора с протоколом обмена линии связи.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в качестве датчиков использованы аналоговые датчики, при этом модуль обработки дополнительно содержит панель подключения аналоговых датчиков, блок коммутаторов последовательно соединенных с платой обработки и оцифровки сигнала.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что дополнительно введен концентратор модульный, соединенный с модулем обработки, а в качестве датчиков использованы цифровые датчики.

4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что вводятся дополнительные модули обработки, параллельно подключенные между собой по внешнему интерфейсу линии связи.