XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

Измерение физических величин – основной способ контроля технологических процессов, протекающих на промышленных предприятиях. Измерение – процесс нахождения значения физической величины опытным путем с помощью специальных технических средств. Технические измерения – измерения с помощью рабочих средств измерений. Средства измерений имеют нормированные метрологические характеристики, то есть характеризуются определенными значениями величин и свойств, определяющих точность и достоверность результатов измерения. Технические измерения должны осуществляться только средствами, прошедшими проверку и настройку.

Стенд предназначен для настройки различных приборов КИПиА, таких как дифференциальные манометры, манометры, электропневматические позиционеры и др. Данный стенд разрабатывается для персонала, который обслуживает различные приборы КИПиА.

Стенд состоит из пневматической и электрической части. Пневматическая часть включает магистраль с воздухом КИП с давлением 5-7 кгс/см², пневмозадатчик производства Veb Reglerwerk Dresden (Германия), образцовые манометры и соединительные штуцеры. Электрическая часть состоит из двух электрических цепей. Цепь №1 предназначена цепь для питания приборов, цепь №2 – это цепь для питания персонального компьютера (ПК) и индикатора температуры.

Цепь №1 состоит из автоматического выключателя для блока питания, поворотного выключателя, светового индикатора, блока питания фирмы VEGAMET 624EX.

Цепь №2 состоит из автоматических выключателей, светового индикатора, ПК, цифрового индикатора температуры РМТ, блока управления вентилятором.

Структура стенда представлена на рисунке 1.

Воздух КИП

Рисунок 1 – Структура стенда

Связь между ПК и приборами осуществляется через HART-модем фирмы Yokogawa [1]. На ПК установлена ОС Windows 7 32bit. Для работы с приборами установлена программа FieldMate и PACTware 5.0, в данные программы загружены различные DTM библиотеки для множества приборов. Также на данном ПК можно вести различные документальные записи. Например, на ПК создана база данных, в которую внесены все приборы и места их установки. Это значительно облегчает поиск приборов для отправки их на поверку и для проверки на данном стенде.

Так как системный блок установлен в ящике, для его охлаждения сделана дополнительная вентиляция. Это технологические отверстия и вентилятор, который регулирует температуру с помощью блока управления. Температура измеряется с помощью термопреобразователя сопротивления ТСМ.

Дополнительно установлен индикатор температуры для измерения температуры на улице и в мастерской КИП.

Для работы на стенде предусмотрено освещение, розетки для подключения электроприборов, таких как, например, паяльник.

Рассмотрим технические характеристики компонентов стенда.

Универсальное устройство формирования сигнала VEGAMET 624 предназначено для различных задач контроля и управления, включая измерение уровня, измерение высоты столба жидкости, измерение давления, регистрацию состояния и управление запасами (Vendor Managed Inventory), а также дистанционный опрос данных измерения. Разнообразные функции настройки позволяют адаптировать прибор к индивидуальным условиям применения.

Основные особенности:

1. Функция управления насосами обеспечивает равномерную нагрузку насосов.

2. Интегрированный web-сервер для подключения к внутренней/внешней сети.

3. Устройства с цифровыми интерфейсами обеспечивают возможность записи и запроса данных и истории.

Основные технические данные представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Технические данные VEGAMET 624

Вход	вход датчика 4 … 20 мA/HART с питанием датчика (1 шт.)
Выход	токовые выходы 0/4 … 20 мA (3 шт.), релейные выходы (3 шт.), реле сигнала неисправности (1 шт.), Ethernet (1 шт.), RS232 (1 шт.)
Рабочее напряжение	20 … 253 VAC, 50/60 Hz, 20 … 253 VDC
Монтаж	на несущей рейке 35 x 7,5 по EN 50022

Внешний вид VEGAMET 624 представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Внешний вид VEGAMET 624

HART-протокол реализует принцип частотной модуляции для организации цифровой передачи, основанной на технологии 4÷20мА [2]. На аналоговый сигнал 4÷20мА накладывается частотно модулированный циф­ровой сигнал с амплитудой колебаний +/-0,5мА. Логической единице соответствует частота 1200Гц, логическому нулю – 2200Гц. В большинстве случае применяется соединение «точка – точка», т.е. непосредственное соединение прибора низовой автоматики и не более чем двух ведущих устройств. Аналоговый сигнал передается от ведомого прибора к ведущему устройству. Цифровые сигналы могут приниматься и передаваться как от ведущего, так и от ведомого устройства. Т.к. цифровой сигнал наложен на аналоговый, процесс передачи аналогового сигнала происходит без прерываний. В многоточечном режиме до 15 ведомых устройств могут соединяться параллельно двухпроводной линией с теми же двумя ведущими устройствами. При этом по линии осуществляется только цифровая связь. Сигнал постоянного тока 4мА обеспечивает вспомогательное питание ведомых приборов по сигнальным линиям.

HART-протокол реализует уровни 1, 2 и 7 эталонной модели ISO/OSI-стандарта [3]. Дополнительно протокол предусматривает надстройку к уровню 7 в форме HART Device Description Language. При реализации уровня 1 HART-протокол опирается на стандарт Bell 202. Т.е. цифровой сигнал передается частотами 1200Гц («1») и 2200Гц («0»), которые накладываются на аналоговый токовый сигнал. Тип линии – экранированная витая пара. Максимальная протяженность линии связи – 3км (стандартный вариант топологии) и 100м (многоточечный вариант). На уровне 2 реализуется протокол передачи данных, который реализует принцип «ведущий-ведомый». Оба ведущих имеют различные адреса, что гарантирует однозначность при обмене командами и ответами. Передача данных происходит асинхронно в полудуплексном режиме со скоростью 1,2кбит/с. Внутри уровня 7 протокола HART используются команды, которые подразделяются на три класса: универсальные, стандартные и специфические. Ввод 8 уровня – языка описания устройств – позволяет различным производителям единообразным способом описывать параметры и правила управления своими HART-устройствами. Описание выполняется в текстовом формате, затем переводится компилятором в двоичную форму. Полученный двоичный образ HART-устройства может быть загружен, например, в ПК, где соответствующее программное обеспечение, предназначенное для конфигурирования и наладки HART-устройств, прочтя этот образ, сможет настроиться на работу с этим устройством.

Список литературы:

1. Официальныйсайт Yokogawa Electric Corporation (http://www.yokogawa.ru/).

2. HART-преобразователь – мост между цифровыми и аналоговыми системами / С. Пфлюгер // Современные технологии автоматизации. – 2010. - №2. – С. 84-85.

3. HART-протокол: общие сведения и принципы построения сетей на его основе / В. Денисенко // Современные технологии автоматизации. – 2010. - №2. – С. 94-102.

Код для цитирования: Скопировать