Розглянемо детальніше структурну схему підсистеми введення сигналів від датчиків температури.

Основу структурної схеми підсистеми введення сигналів від датчиків температури становитимуть ІВМ РС сумісні мікроконтролери. Також до складу ПВСДТ повинні входити модулі введення сигналів термометрів опору, модулі введення сигналів термопар, модулі аналогового введення, перетворювачі інтерфейсів і джерела живлення.

Вхідні сигнали від термоперетворювачів опору надходитимуть на входи модулів введення відповідних сигналів, а вхідні сигнали від термоелектричних перетворювачів – на входи модулів введення сигналів термопар. Виходи останніх модулів будуть під’єднуватися до входів модулів аналогового введення. Перетворені певним чином сигнали з виходів модулів введення сигналів термометрів опору та аналогового введення надходитимуть на входи мікроконтролерів для подальшої обробки. Перетворювачі інтерфейсів будуть потрібні для організації взаємодії із верхнім рівнем ІВС реакторної установки.

Структурна схема ПВСДТ зображена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Структурна схема ПВСДТ

2.2. Розробка функціональної схеми системи

У складі розроблюваної інформаційно-вимірювальної системи для реакторної установки доцільно застосовувати технічні засоби відомих фірм Advantech, Octagon Systems та Fastwel.

2.2.1. Рекомендації щодо вибору датчиків

У якості датчиків температури в інформаційно-вимірювальній системі реакторної установки застосовуються термоперетворювачі опору та термопари.

Термоперетворювачі опору є мідні та платинові – відповідно ТСМ та ТСП. У системі застосовуються ТСМ гр. 21. Для них діапазон вимірювання температури становить від мінус 50 до +50С. Термоперетворювачі опору ТСП застосовуються типу 50П. Для таких діапазон вимірювання температури становить від 0 до 600С. Всього до підсистеми введення сигналів від датчиків температури підключається 92 термоперетворювачі опору ТСМ гр. 21 та 4 перетворювачі опору ТСП типу 50П.

Термопари (термоелектричні перетворювачі) застосовуються типу ХА та типу ХК. Термоперетворювачі типу ХА призначені для вимірювання температури в діапазоні від мінус 200 до +1000С. Для них значення сигналу становить 0,04мВ/С. Діапазон вимірювання температури термопарами типу ХК становить від мінус 200 до +600С. Значення сигналу для таких ТЕП – 0,07мВ/С. Кількість термопар типу ХА, підключених до ПВСДТ, – 12, а термопар типу ХК – 4.

2.2.2. Визначення повного функціонального складу підсистеми введення сигналів від датчиків температури

Для введення сигналів від термоперетворювачів опору будемо застосовувати модулі введення сигналів термометрів опору ADAM‑5013.

Технічні характеристики 3-канального модуля введення сигналів термометрів опору ADAM‑5013:

• кількість каналів: 3;

• розрядність АЦП: 16 розрядів;

• типи підтримуваних термометрів опору: Pt, Ni;

• типи термометрів і діапазони вимірювання температури:

  Pt	–100	…	100°C	α=0,00385
  Pt	0	…	100°C	α=0,00385
  Pt	0	…	200°C	α=0,00385
  Pt	0	…	600°C	α=0,00385
  Pt	–100	…	100°C	α=0,00392
  Pt	0	…	100°C	α=0,00392
  Pt	0	…	200°C	α=0,00392
  Pt	0	…	600°C	α=0,00392
  Ni	–80	…	100°C
  Ni	0	…	100°C

• напруга ізоляції: 3000В постійного струму;

• частота вибірки: 10Гц;

• вхідний опір: 2МОм;

• потужність споживання: 1,2Вт.

Виходячи з кількості під’єднаних до підсистеми введення сигналів від датчиків температури термоперетворювачів опору – 92 ТСМ гр. 21 та 4 ТСП типу 50П, а також викладених основних технічних характеристик модулів ADAM‑5013 – зокрема, кількість каналів становить 3, робимо висновок, що нам знадобиться 32 модулі введення сигналів термометрів опору ADAM‑5013.

Для введення сигналів від термоелектричних перетворювачів пропонується застосовувати модулі введення сигналів термопар ADAM‑3011.

Модуль гальванічно ізольованого введення сигналів термопар ADAM‑3011 має такі основні технічні характеристики:

• типи термопар, що під’єднуються, діапазони вимірюваної температури і похибка при +25С:

  J	–40	…	760С	(±2С)
  K	0	…	1000С	(±2С)
  T	–100	…	400С	(±2С)
  E	0	…	1000С	(±2С)
  S	500	…	1750С	(±4С)
  R	500	…	1750С	(±4С)
  B	500	…	1800С	(±4С)

• діапазон вихідної напруги: 0…10В;

• вихідний опір: 0,5Ом;

• напруга ізоляції: 1000В постійного струму;

• температурний дрейф: ±2С;

• робочий діапазон температур: від 0 до +50С;

• потужність споживання: 1,4Вт.

Виходячи з кількості під’єднаних до ПВСДТ термоелектричних перетворювачів – 4 ТЕП типу ХК та 12 ТЕП типу ХА, а також того, що кожний модуль ADAM‑3011 призначений для введення сигналу від одної термопари визначаємо, що кількість необхідних модулів введення сигналів термопар ADAM‑3011 буде дорівнювати 16.

Для подальшого введення сигналів від термопар перетворені сигнали з виходів модулів ADAM‑3011 потрібно подати на входи модулів каналового введення, в якості яких доцільно вибрати модулі ADAM‑5017Н.

Технічні характеристики 8-канального модуля аналогового введення ADAM‑5017:

• кількість каналів: 8;

• діапазон вхідних сигналів: ±150мВ, ±500мВ, ±1В, ±5В, ±10В, ±20мА;

• розрядність АЦП: 16 розрядів;

• вхідний опір: 2МОм;

• частота вибірки: 10Гц;

• напруга ізоляції: 3000В постійного струму;

• потужність споживання: 1,2Вт.

Виходячи з кількості сигналів проміжного перетворення – 16 та кількості каналів модулів ADAM‑5017Н – 8, визначаємо, що кількість модулів аналогового введення ADAM‑5017Н у складі ПВСДТ становитиме 2.

Обробка сигналів з виходів модулів введення сигналів термометрів опору ADAM‑5013 та модулів каналового введення ADAM‑5017Н здійснюватиметься мікроконтролерами ADAM‑5510.

Інтелектуальні компактні пристрої серії ADAM‑5510 спеціально розроблені для надійного автономного функціонування в промислових умовах. Виконані на базі мікропроцесора Intel x86.

Основні характеристики модуля ADAM‑5510:

• об’єм флеш-ПЗП: 256кБ;

• об’єм флеш-пам’яті: 256кБ;

• об’єм статичного ОЗП: 256кБ;

• тип процесора: 16-розрядний;

• операційна система: ROM-DOS у флеш-ПЗП;

• кількість обслуговуваних модулів введення-виведення: до 4;

• напруга ізоляції інтерфейсу RS‑485: 2500В постійного струму;

• напруга ізоляції ланцюгів живлення: 3000В постійного струму;

• напруга ізоляції модулів введення-виведення: 3000В постійного струму;

• діапазон робочих температур: від мінус 10°С до +70°С;

• живлення пристроїв здійснюється нестабілізованою постійною напругою від 10 до 30В;

• потужність споживання блоку процесора: 1,0Вт.

Пристрої серії ADAM‑5510 мають три незалежні комунікаційні порти, що дозволяє, наприклад, забезпечувати одночасний зв’язок з операторською панеллю через порт COM1 (RS‑232), з іншими пристроями мережі через порт COM2 (RS‑485), а також через порт COM3 з пристроями, які викристовують 3-провідний інтерфейс RS‑232.

Підсистема введення сигналів від датчиків температури міститиме 9 мікроконтролерів ADAM‑5510.

Для зв’язку мікроконтролерів з верхнім рівнем інформаційно-вимірювальної системи організуємо мережі із використанням послідовних портів пристроїв ADAM‑5510: для зв’язку з основною станцією – гальванічно ізольованих СОМ2 (інтерфейс RS‑485), для зв’язку з резервною станцією гальванічно неізольованих СОМ1 (інтерфейс RS‑232). Для перетворення сигналів інтерфейсу RS‑232 в сигнали інтерфейсу RS‑485 будемо застосовувати перетворювачі інтерфейсів ADAM‑4521.

Модуль ADAM‑4521 являє собою інтелектуальний перетворювач інтерфейсу RS‑422/485 в RS‑232, що призначений для включення в багатоточкову мережу на базі RS‑485 пристроїв із інтерфейсом RS‑232.

Основні технічні характеристики.

• швидкість передачі: 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600, 115200біт/с;

• напруга ізоляції: не менше 1000В постійного струму;

• вимоги до живлення: нестабілізована постійна напруга від 10 до 30В;

• діапазон робочих температур: від мінус 10°С до +70°С;

• габаритні розміри: 120×60мм;

• потужність споживання: 1,0Вт.

За кількістю пристроїв ADAM‑5510 – 9 для зв’язку з верхнім рівнем ІВС у складі ПВСДТ знадобиться 9 модулів ADAM‑4521.

Таким чином, апаратурні затрати на побудову підсистеми введення сигналів від датчиків температури становитимуть:

• 9 мікроконтролерів ADAM‑5510;

• 32 модулі введення сигналів термометрів опору ADAM‑5013;

• 16 модулів введення сигналів термопар ADAM‑3011;

• 2 модулі каналового введення ADAM‑5017Н;

• 9 модулів перетворювачів інтерфейсів ADAM‑4521.

Функціональна схема ПВСДТ прийме вигляд, показаний на рис. 2.3.

Рис. 2.3. Функціональна схема ПВСДТ