Muratov_V_G_Metrologia_tekhnol_izmer_i_pribor

Рис. 10.11. Структурна схема мікропроцесорного модуля аналогового вводу ADAM-4011

сигналу, представлений в одному з перерахованих форматів, на адресу цього провідного вузла мережі.

Модуль аналогового введенняADAM-4011 може бути дистанційно настроєний на функціонування в одному з 14 різних режимів вводу, яким відповідають різні типи вхідного сигналу (сигнал термопар будь-яких типів, струм у міліамперах або напруга в мілівольтах або у вольтах). Це дозволяє використовувати модуль для вирішення широкого кола питань.

Вхідний уніфікований сигнал струму або напруги за допомогою резистора RН нормалізується й надходить на вхід мультиплексора, який є електронним аналогом механічного комутатора автоматичних потенціометрів КСП. Мультиплексор за командою мікроконтролера по черзі комутує вхідні сигнали для наступного посилення в підсилювачі П, фільтрації від промислових перешкод у фільтрі низької частоти (ФНЧ) і введення вимірювальної інформації в АЦП.

При використанні термопари для вимірювання температури t застосовують схему автоматичної температурної компенсації її «холодних» кінців. Тут, на відміну від розглянутих схемних рішень корекції, застосовано корекцію результату вимірювання. Основою схеми слугує термометр опору Rt, встановлений в клемнику модуля, що вимірює температуру t0 «холодних» кінців термопари. Зміна значення t0 призводить до зміни величини опору Rt і, як наслідок, до зміни падіння напруги на ньому. Ця зміна падіння напруги використовується як корегуючий сигнал. Мультиплексор пропускає на вхід мікроконтролера спочатку сигнал від термопари, де той вимірюється і фіксується, а потім сигнал від опору Rt. Наступним кроком мікроконтролер корегує отриманий результат вимірювання t.

Оптоелектронний ПГР забезпечує захист мікроконтролера модуля й провідного вузла мережі модулів ADAM від впливу гальванічного зв’язку. Для підвищення надійності роботи в умовах промислових перешкод модуль ADAM-4011 містить інший ПГР у колі живлення на основі розділового трансформатора.

Модульмаєусвоємускладійканалдискретноговведення-виводу для підрахунку імпульсів від ПП, фіксації дискретних подій і реалізації функцій сигналізації або локального дискретного керування при досягненні вхідним аналоговим сигналом заздалегідь заданих значень.

Заданізначеннявстановлюютьзакомандоюкеруючогокомп’ютера мережі модулівADAM. Обидва канали дискретного виводу являють собою транзисторні ключі з «відкритим колектором».

10.7. Цифрові вимірювачі температури

Сучасні цифрові вимірювачі температури заміняють технологічно застарілі аналогові прилади. Різноманітний асортимент цифрових ЗВТ пропонують вітчизняні («ТЕРА», «Мікрол», «Мікротерм», «Мікра», «Промприлад») і закордонні (Siemens, ABB, Advantech, «ОВЕН») виробники у вигляді окремих приладів, модулів або блоків. Часто в одному корпусі сполучено одно — або багатоканальні мікропроцесорні вимірювач і сигналізатор або регулятор температури.

Залежно від виду програмного забезпечення розрізняють алгоритмічно («ТЕРА», «Мікрол», «Мікротерм» «ОВЕН») і вільно програмовані(Siemens, Advantech таінші) мікропроцесорніконтролери. Алгоритмічно програмовані контролери у зв’язку з простотою програмування за допомогою стандартного набору команд доступніші, на наш погляд, персоналу невеликих харчових підприємств.

Не зважаючи на існуючі конструктивні та інші відмінності вимірювальних мікропроцесорних контролерів, їхні структурні схеми багато в чому схожі.

Мікропроцесорні вимірювачі температури ТЕРА виготовля-

ютьсяодно– (ИТ-1), чотири– (ИТ-4), восьми– (ИТ-8) ташістнадцяти– канальними (ИТ-16). Вони працюють у комплекті з термометрами опору, термопарами й уніфікованими вхідними сигналами. Використання ПП з уніфікованими вихідними сигналами дозволяє вимірювати не тільки температуру, а і багато інших фізичних величин, таких як тиск, рівень, витрати та інші.

На рис. 10.12 показано один з мікропроцесорних вимірювачів температури ТЕРА типу ИТ-1.

Вимірювачі «ТЕРА» класів точності 0.1, 0.25, і 0.5 випускаються в пластмасових корпусах розміром лицевої панелі 96х96 мм, або 48х48 мм і глибиною від 28 до 91 мм в залежності від типу й призначені для монтажу в щитах і пультах керування.

Прилади ряду ИТ фірми «ТЕРА» вимірюють температуру або інший параметр, здійснюють цифрову фільтрацію й відображення

а) б)

Рис. 10.12. Одноканальний вимірювач температури типу ИТ-1:

а) лицьова панель; б) узагальнена структурна схема

результатів поточних вимірювань на вбудованому світлодіодному цифровому індикаторі. Вони, крім того, формують візуальний сигнал «Аварія» одиничним світлодіодним індикатором при несправності ПП та виході вимірюваних параметрів за встановлені межі, передають дані по інтерфейсу RS-485. Функціональні параметри вимірювань задаються користувачем за допомогою 4-кнопкової клавіатури приладу й зберігаються при відключенні живлення у його енергонезалежній пам’яті. Крім того, за допомогою клавіатури вводять коди типів потрібних стандартних градуювань ПП, налагоджуючи вимірювач на відповідно підключені датчики.

Багатоканальні вимірювачі в своєму складі додатково мають мультиплексор для комутації вхідних сигналів від датчиків.

Увимірювачах, що працюють із термоелектричними термометрами й уніфікованими вхідними сигналами, передбачені вхідні прецизійні дільники напруги, як в приладах РП160. Сигнал струму або напруги від ПП перетворюється в цих дільниках у падіння напруги, пропорційнезначеннювимірюваногопараметра, якеперетворюється задопомогоюАЦПукодівводитьсявмікроконтролер. Автоматичну корекцію результатів вимірювання за температурою вільних кінців термопар здійснюють за допомогою дільника з опором, який вимірює температуру навколишнього середовища.

Увимірювачах, що працюють із термометрами опору, додатково вбудованогенераторструму. Тутвикористовуютьсхемупідключення

Програмне забезпечення «ТЕРА» передбачає підпрограми адміністратора й користувача системи, які дозволяють здійснювати поточне опитування приладів і архівацію отриманих даних в комп’ютері, побудову«повзучих» таіншихграфіківуреальномумасштабічасу, таблиць, а також зміну параметрів настроювань приладів, автоматичне створення добових та інших звітів за параметрами і подіями у системі, автоматичнівідсиланняповідомленьпоE -mail іSMS проаварійніситуації, друкування на мережному принтері.

Мікроконтролери ОВЕН широко використовують на харчових підприємствах при виробництві соків «Jaffa», ковбасних виробів «Гармаш», натурального оцту «Унікон» та інших. Фірма Овен випускає контролери рядів ТРМ і УКТ, які працюють із термопарами, термометрами опору і уніфікованими вхідними сигналами. Контролери, що працюють з уніфікованими вхідними сигналами, можуть бути використані в комплекті з відповідними ПП для контролю не тільки температури, але й інших фізичних величин, таких як тиск, рівень, витрати, вологість, кислотність, тощо.

Спеціалізовані контролери ТРМ32 застосовують для двоканального вимірювання й регулювання температури в системах гарячого водопостачання промислових котелень. Контролери загального призначення, наприклад ТРМ138, використовують для восьмиканального вимірювання, реєстрації й регулювання температури в технологічних агрегатах і лініях. Програмне забезпечення контролера ТРМ138 дозволяє вибирати його внутрішню віртуальну (уявну) структуру і її функції, типи і градуювання підключених ПП, установлювати необхідний вид номінальних статичних характеристик (НСХ) ПП та типи регуляторів в кожному каналі.

Для вимірювання температури часто застосовують призначений для щитового монтажу восьмиканальний контролер УКТ 38-Щ4 класу точності 0,5. Його структурна схема мало чим відрізняється від схеми контролера ИТ-1.

В пластмасовому корпусі контролера УКТ 38-Щ4 (рис. 10.14 а) розміром 96×96×145 мм розміщено два вихідних реле аварійної сигналізації і чотири плати печатного монтажу, поєднані між собою кабелями. Зовні на задній стінці передбачено чотири клемники для підключення електроживлення, датчиків, пристроїв сигналізації й пристрою передачі інформації в комп’ютерну мережу.

Контролермаємодифікації,призначенідляроботизтермометрами опору або з термопарами чи з уніфікованими вхідними сигналами. Кожна модифікація дозволяє працювати з вісьмома однотипними ПП, що мають стандартні однакові або різні градуювання каналів. Вимірювальні схеми і схеми підключення ПП до контролера УКТ 38–Щ4 такі ж самі, що й у контролера ИТ-1.

Умодифікації, що працює в комплекті з термоелектричними термометрами, передбачена автоматична корекція показань за температурою вільних кінців термопар. Цю корекцію здійснюють за схемою, аналогічноюрозглянутійнарис. 10.11. Температурувільних кінців тут контролюють датчиком, розміщеним на платі, що знаходиться біля задньої стінки приладу.

Умодифікаціях, що працюють з уніфікованими вхідними сигналами, користувач може установлювати будь-який діапазон вимірювання(масштабувати). Масштабуваннядозволяєвідображати контрольовані фізичні величини безпосередньо в їхніх одиницях вимірювання (°С, кПа, м3/ч, кг/с, рН, %, тощо).

На передній панелі УКТ 38-Щ4 розміщено два чотиризначні семисегментні світлодіодні індикатори. Верхній показує поточне значення вимірюваної температури, а нижній — задане значення уставки пристрою сигналізації для кожного каналу. Світлодіоди «Канал 1…8» вказують номер каналу, що в цей момент підключений на індикацію. Мигаюче світло одного чи декількох світлодіодів сигналізує про формування сигналу «Аварія датчика» або «Аварія об’єкту» у відповідних каналах вимірювання.

Сигналізація «Аварія датчика» спрацьовує при короткому замиканні або обриву будь-якого з підключених ПП, а також при виході результату вимірювання за межі діапазону вимірювання.

Сигналізація «Аварія на об’єкті» спрацьовує при виході кожної з контрольованих величин за встановлені межі.

Клавіатура контролера призначена для його програмування, перемикання режимів і керування. Передбачено три основні режими функціонування контролера: «робота», «перегляд» і «програмування». У режимі «перегляд» виконують перегляд кодівнастройкиізначеньпараметрівконтролера. Програмування здійснюють уведенням відповідних кодів з бібліотеки алгоритмів.

Зазвичай контролер працює в циклічному режимі, коли повний цикл опитування ПП становить 2 с. При необхідності візуального відстеження температури в одному з каналів перемикання індикації каналів зупиняють за допомогою кнопки «Стоп», не порушуючи циклічного вимірювання температури в інших каналах. Потім кнопкою «Вверх» або «Вниз» вибирають потрібний для відстеження канал індикації. Повторне натискання кнопки «Стоп» повертає індикацію результатів вимірювання в циклічний режим.

Віртуальна структура контролера (рис. 10.14 б) складається із вимірювальної схеми ВС, цифрового фільтра і компаратора в кожному з восьми каналів, а також двох вихідних реле аварійної сигналізації та пристрою вихідного сигналу RS232 для передачі інформації в комп’ютер.

Для послаблення впливу зовнішніх електромагнітних та інших перешкод вхідні сигнали фільтрують за допомогою цифрового фільтра із програмним настроюванням по кожному з каналів.

Вісім компараторів (двопозиційних пристроїв сигналізації), кожен у своєму каналі порівнюють сигнали від ПП із заданими при програмуванні уставками Туст та гістерезисом . В результаті цього порівняння формується команда управління вихідним реле «Аварія об’єкта», що працює відповідно до вибраного типу логіки. При цьому передбачений вибір наступних типів логіки:

yТип логіки «Прямий гістерезис» використовується для сигналізації про зменшення вимірюваної температури Т за нижню межу. Вихідне реле «Аварія об’єкта» вмикається при температурах

Т < Туст — , і вимикається при Т < Туст + .

y Тип логіки «Зворотний гістерезис» застосовується для сигналізації про перевищення температури Т понад верхню межу. Тут реле

вмикається при Т < Туст + і вимикається при Т < Туст — .

y Тип логіки «П-подібна» використовується при сигналізації про знаходження температури в заданих межах. Вихідне реле

вмикається при Туст — < Т < Туст+ .

y Тип логіки «U-подібна» застосовується для сигналізації про вихід температури за встановлені межі. Вихідне реле вмикається

при температурах Т < Туст + та Т < Туст — .

Зазвичай вихідні реле контролера використовуються для аварійної сигналізації або аварійного відключення технологічного обладнання.

Контролер УКТ 38-Щ4 має енергонезалежну пам’ять, що при відключенні живлення ~220В дозволяє зберігати значення настроювань приладу. Передбачено вихідний сигнал RS232 для передачі даних в комп’ютер.

Мікроконтролери ОВЕН різних типів загальною кількістю до 8 шт. поєднують у мережу, підключаючи їх до адаптера АС-2 (перетворювача інтерфейсу), за схемою, аналогічною з наведеною на рис. 10.13. Адаптер, в свою чергу, підключають до СОМ-порту персонального комп’ютера.

10.8 Мікропроцесорні реєстратори — логери

Реєстратори різних відомих виробників являють собою мікропроцесорні пристрої, що прийшли на зміну морально застарілим самописцям слідкуючого зрівноваження серії КС. Вони не мають механічних частин, що зношуються, і не використовують витратних матеріалів. Один з таких реєстраторів типу ИТР фірми ТЕРА показаний на рис. 10.15.

Рис. 10.15 Мікропроцесорний реєстратор температури типу ИТР

ИТР представляє собою 4-х або 8-ми канальний мікропроцесорний контролер розміром 96×96×50 мм, призначений для щитового монтажу. Вінмаємонохроматичнийрідкокристалічнийдисплейіпрацює з термопарами або термометрами опору стандартних градуювань

здатчиками, що мають уніфіковані вихідні сигнали струму (напруги),

атакож з ПП із дискретними вихідними сигналами. Для вводу дискретних сигналів у реєстраторі передбачені входи типу «сухий кон-