В статье описывается преобразователь, который работает с датчиками температуры различных типов, а также с датчиками других физических величин, имеющими на выходе сигнал в виде тока или напряжения, с последующей передачей измерений с преобразователя на компьютер по радиоканалу.
АО «НПП «Эталон», г. Омск
На малых и крупных предприятиях, в промышленных комплексах всегда требуется вести контроль технологических процессов путем мониторинга различных физических величин – температуры, давления, расхода и пр. Это влечет за собой оснащение производства датчиками данных физических величин, вторичным измерительным оборудованием и соответственно – линиями связи для передачи сигнала с датчика на измеритель, далее – на диспетчерский пульт и т. п.
Проводной вид передачи сигнала имеет как технические, так и экономические недостатки:
- затраты на закупку и монтаж линий передачи сигнала;
- небольшое расстояние линии передачи сигнала;
- невозможность подвода всех линий к единому диспетчерскому пульту;
- загроможденность промышленных площадей проводными линиями, особенно когда требуется резервирование линий передачи сигнала;
- затруднения при прокладке и монтаже проводов в труднодоступных и опасных местах.
Для устранения этих недостатков целесообразно применять оборудование с беспроводными каналами передачи данных.
ПИ РМ
Преобразователь интеллектуальный с радиомодемом (ПИ РМ) предназначен для измерения температуры и других физических величин с последующей передачей данных на компьютер по радиоканалу. Преобразователь позволит вести непрерывный мониторинг технологических процессов, а также обеспечит сигнализацию о критических значениях той или иной измеряемой величины.
ПИ РМ представляет собой небольшую металлическую коробочку с тремя кабельными вводами, два из которых являются измерительными каналами, а третий – подводом питания. Также снаружи корпуса имеется небольшая антенна (рис. 1).
Рис. 1. Внешний вид ПИ РМ
Внутри преобразователя расположены клеммы измерительных взаимозаменяемых каналов, к которым подключаются датчики, и клемма подключения питания (рис. 2).
Рис. 2. Вид внутри ПИ РМ
Оба канала преобразователя могут работать с термопарами типа: ПП(S), ПР(B), ЖК(J), ХА(K), ХК(L) [1], с термометрами сопротивления типа: 50П, 100П, Pt50, Pt100, 50М, 100М [2], а также с токовым сигналом 4–20 мА и напряжением 0–5 и 0–10 В, что делает ПИ РМ универсальным преобразователем, способным работать с любыми датчиками различных физических величин, имеющими унифицированный выходной сигнал.
Метрологические характеристики устройства представлены в табл. 1.
Таблица 1. Метрологические характеристики ПИ РМ
Передача данных с преобразователя на компьютер осуществляется по радиоканалу на расстояния до 1,5 км.
До 50 ПИ РМ можно объединять в сеть (рис. 3). Данная возможность позволяет одновременно контролировать состояние параметров объектов, участвующих в различных технологических процессах, и предупреждать оператора о выходе измеряемой физической величины за пределы, установленные пользователем.
Рис. 3. Беспроводная сеть ПИ РМ
Основное окно «Менеджера измерительной радиосети» («МИРС»), программного обеспечения для работы с преобразователями, представляет собой диспетчер устройств (рис. 4). В этом окне отображаются серийные номера подключенных приборов, их статус, индикация выхода измеряемой величины за установленный предел, уровень сигнала связи и строка для ввода комментария на каждый прибор.
Рис. 4. Диспетчер устройств «МИРС»
Далее идет окно настройки каналов (рис. 5), в котором задается на каждый канал тип датчика, подключенного к каналу, или соотношение унифицированного сигнала и измеряемой величины. Кроме того, задаются значения величин для сигнализации об аварии.
Рис. 5. Окно настройки каналов
Также предусмотрена возможность отображения данных измерений на графике в реальном масштабе времени (рис. 6), что позволит получить качественно новую информацию о протекающих процессах.
Рис. 6. Отображение данных на графике
Иногда, в случае если комплекты указанной системы размещаются в загроможденных местах, невозможно проводить сбор данных со всех преобразователей, находясь в одной точке, так как из-за преграждения прямой видимости приборов ухудшается уровень сигнала на большом расстоянии и для считывания показаний с преобразователей необходимо перемещаться по территории производства.
Эту проблему возможно решить с помощью удаленного сбора данных с преобразователей ПИ РМ.
Сбор данных планируется проводить через сеть GSM с помощью GSM-модемов. Канал передачи данных при этом может быть организован по технологии GPRS.
Происходит это примерно следующим образом. Включается GSM-модем на стороне оператора, запускается конфигуратор GSM-модема, затем в этом конфигураторе задается мобильный номер GSM-модема на стороне сборщика данных (назовем его GSM-RM), после чего закрывается конфигуратор GSM-модема и запускается ПО «МИРС». Считывание данных происходит в обычном (привычном) порядке. Если необходимо считать данные с другого GSM-RM, то следует закрыть ПО «МИРС», запустить конфигуратор GSM-модема, задать мобильный номер требуемого GSM-RM, закрыть конфигуратор GSM-модема, запустить программу «МИРС» и считать данные. Структурная схема сети представлена на рис. 7.
Рис. 7. Структурная схема GSM/РМ-сети
Устройство сбора данных представляет собой уже известный радиомодем USB/PM с небольшими доработками и подключенный к нему GSM-модем, которые образуют комплект GSM/PM.
Преимущество этого решения заключается в том, что не приходится разрабатывать новое оборудование. Для работы с данной сетью используется уже готовое программное обеспечение «МИРС». Нет необходимости разрабатывать GSM-модемы, достаточно приобрести уже сертифицированные модемы российского производства.
В мае 2017 года на 13-м Московском международном инновационном форуме «Точные измерения – основа качества и безопасности», проходившем на ВДНХ, АО «НПП «Эталон» было награждено золотой медалью за разработку беспроводных преобразователей интеллектуальных с радиомодемом ПИ РМ.
Заключение
Созданный специалистами АО «НПП «Эталон» преобразователь позволяет работать с различными датчиками температуры, а также с датчиками других физических величин, имеющими унифицированный выходной сигнал.
Преобразователь дает возможность вести измерения с большого количества датчиков без прокладки линий передачи сигналов и с использованием одного компьютера.
Разработчиками рассмотрена перспектива расширения сети преобразователей для решения проблем передачи данных на загроможденных площадях и больших расстояниях.
Литература
1. ГОСТ Р 8.585-2001. Государственная система обеспечения единства измерений. Термопары. Номинальные статические характеристики преобразования. – Взамен ГОСТ Р 50431-92; введ. 30.06.2002. М.: Стандартинформ, 2010.
2. ГОСТ 6651-2009. Государственная система обеспечения единства измерений. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний. – Взамен ГОСТ 6651-94; введ. 01.01.2011. М.: Стандартинформ, 2011.
__________________________________
АО «НПП «Эталон» специализируется на разработке и производстве эталонных и рабочих средств измерения температуры в диапазоне от -200°С до +2500°С, теплопроводности, тепловых потоков, линейно-угловых измерений, эталонных мер сопротивления СВЧ диапазона и фильтров на ПАВ.
Благодаря высокой квалификации разработчиков и изготовителей, все изделия соответствуют современным стандартам качества. Предприятие выстояло на конкурентном рынке за счет инновационной продукции, востребованной на мировом уровне. Система качества с 1998г. сертифицирована на соответствие международным стандартам ISO 9001:2008 и стандартам ГОСТ ISO 9001-2011.
Предприятие имеет тесные постоянные связи с ведущими метрологическими институтами страны, НИИ различных отраслей и проектными организациями. Выпущены 23 государственных вторичных эталона.
По индивидуальным заказам разрабатываем и изготавливаем комплектацию систем измерения и регулирования температуры для оборудования, в том числе импортного производства. На сегодняшний день разработано и изготовлено импортозамещающее оборудование фирм JUMO, HERAEUS, ROSEMOUNT – 56 типов, не уступающее по своим характеристикам импортным аналогам и имеющее существенно более низкую цену.
Среди новых, перспективных разработок – система температурного мониторинга для Арктики. Система осуществляет температурный мониторинг объектов с целью выявления и устранения аварийных ситуаций на объектах транспортной инфраструктуры и нефтегазового комплекса в северных и восточных районах РФ.
РАБОЧИЕ СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ
Датчики температуры:
1. 78 типов рабочих термоэлектрических преобразователей (из них 26 импортозамещающих типов):
- хромель-копелевые ( -40... +600°С);
- хромель-алюмелевые ( -40... +1050° С);
- платинородий-платиновые (0... +1300°С);
- платинородий-платинородиевые (+600...+1700° С).
2. 56 типов рабочих термометров сопротивления (из них 30 импортозамещающих типов):
- медные ТС (-50... +200°С),
- платиновые ТС (-200... +600° С).
3. Многозонные цифровые датчики температуры МЦДТ 0922, МЦДТ 1301
Узлы и детали для ремонта и монтажа датчиков температуры: головки датчиков температуры, клеммные элементы, штуцеры, гильзы защитные, оправы, бобышки.
Датчики теплового потока: 4 типа (25 модификаций)
Контрольно-измерительные приборы: 42 типа (до 96 каналов измерения)
Пирометры (-40ºС до 2500ºC): 10 типов (-40ºС...2500ºC)
- эталонные пирометры 1-го разряда;
- рабочие, в том числе оптоволоконные пирометры
Измерители плотности теплового потока и теплопроводности
Микроэлектроника: 60 типов
МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ КОНТАКТНОЙ
И БЕСКОНТАКТНОЙ ТЕРМОМЕТРИИ:
ЭТС-100, ППО, ПРО; установки для поверки и градуировки датчиков температуры; криостаты; термостаты; печи; калибраторы; излучатели в виде моделей абсолютно черного тела, измерители универсальные прецизионные В7-99 и др.
Эталонные меры и вспомогательное оборудование для анализаторов цепей СВЧ диапазона; пассивные элементы коаксиального тракта СВЧ.
Статья опубликована в журнале «ИСУП» № 3(69)_2017
В.Н. Пугач, инженер,
Е.Л. Воронин, ведущий инженер, СКБ
АО «НПП «Эталон», г. Омск,
тел.: +7 (3812) 36-7918, 32-80-51, 36-94-53, 36-84-00
факс: (3812) 36-78-82
e-mail: fgup@omsketalon.ru,
сайт: www.omsketalon.ru
_big.jpg'); "4(106)_small.jpg")