НПП "ПАРК-ЦЕНТР" - Интеллектуальное измерительное устройство

ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЕ ИЗМЕРИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО

1.1 Устройство измерительное (УИ) было разработано в 1996 г., находится в эксплуатации на объектах наземной космической инфраструктуры.

1.2 Для УИ был разработан ряд прикладных программ, обеспечивающих подготовку исходных данных, проведение эксперимента, проведение метрологических испытаний измерительных каналов УИ и его периодическую поверку.

2.1 УИ предназначено для измерения сигналов аналоговых датчиков, их обработки и выдачи обработанной информации по интерфейсам.

2.2 УИ относится к средствам измерений электрических величин и предназначено для использования в составе технических комплексов контроля и управления.

2.3 УИ предназначено для работы в условиях: температура окружающего воздуха от плюс 5 до плюс 40 'С; относительная влажность до 80 % при плюс 25 'С; пониженное атмосферное давление 86 кПа.

2.4 УИ предназначено для установки вне взрывоопасных зон помещений и наружных установок, имеет искробезопасные электрические цепи по ГОСТ 22782.5, класс ExibIIC.

К УИ могут подключаться приборы общего назначения, устанавливаемые во взрывоопасных зонах помещений и наружных установок, удовлетворяющие главе 7.3.72 ПУЭ, ГОСТ 22782.5, ГОСТ 22782.0.

3.1 Типы обслуживаемых датчиков: датчики с выходным сигналом в виде напряжения постоянного тока в диапазонах от 0 до 50 мВ, от 0 до 100 мВ, от минус 1 до 1 В, от минус 10 до 10 В, с выходным сопротивлением не более 200 Ом; датчики с выходным сигналом в виде силы постоянного тока в диапазонах от 0 до 5 мА, от 0 до 20 мА, от 4 до 20 мА; резистивные датчики с сопротивлением в диапазонах (от 0 Ом) до 50, 100, 200, 1000 Ом; термопреобразователи сопротивления (медные и платиновые) с номинальными сопротивлениями (при 0 'С) 50, 100 и 500 Ом по ГОСТ 6651; потенциометрические датчики с общим сопротивлением в диапазонах 200, 1000, 2000, 6500 Ом.

3.2 Разность потенциалов между любыми двумя аналоговыми входами УИ не должна превышать 25 В, разность потенциалов между любым аналоговым входом УИ и общим проводом вторичного питания УИ (клемма "ОВ") не должна превышать 12,5 В.

3.3 Амплитуда импульсного тока, протекающего через резистивные и потенциометрические датчики, и максимальное падение напряжения на этих датчиках, в зависимости от диапазона измерения, приведены в таблице 3.1.

3.4 Обеспечивается контроль обрыва цепей термопреобразователей сопротивления и потенциометрических датчиков.

3.5 Каждый из измерительных каналов УИ может воспринимать сигналы от любого из указанных в п. 3.1 типов датчиков.

Диапазон измерения, Ом	Ток, мА	Падение напряжения, В
50 Ом 100 Ом 200 Ом 1000 Ом 2000 Ом 6500 Ом	2 5 5 0,5 0,5 0,15	0,1 0,5 1 0,5 1 1

3.6 Связь с датчиками обеспечивается по искробезопасным цепям согласно ГОСТ 22782.5, класс ExibIIC, длина линии связи до 300 м с параметрами: индуктивность любого провода связи совместно с датчиком - не более 0,5 мГн; емкость между любыми двумя проводами связи совместно с датчиком - не более 0,02 мкФ; сопротивление любого провода связи - не более 30 Ом; напряжение холостого хода - не более 44 В; ток короткого замыкания - не более 30 мА.

3.7 Пределы допускаемой основной приведенной погрешности измерения напряжения постоянного тока, силы постоянного тока, отношения сопротивлений потенциометрических датчиков, при работе в режиме максимального быстродействия с первичной обработкой результатов измерений, приведены в таблице 3.2.

Вид информативного параметра входного сигнала	Рабочий диапазон измерений	Пределы допускаемой основной приведенной погрешности
Напряжение постоянного тока	от 0 до 50 мВ от 0 до 100 мВ от минус 1 до 1 В от минус 10 до 10 В	+-0,6 % +-0,3 % +-0,15 % +-0,15 %
Сила постоянного тока	от 0 до 5 мА от 0 до 20 мА от 4 до 20 мА	+-0,2 % +-0,2 % +-0,2 %
Отношение сопротивлений потенциометрических датчиков	от 0 до 100 %	+-0,3 %

3.8 Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности измерений при работе с термопреобразователями сопротивления, в режиме максимального быстродействия с первичной обработкой результатов измерений, в рабочих диапазонах изменения температуры: в диапазоне от минус 50 до 50 'C - +-1,0 'C; в диапазоне от 0 до 200 'C - +-2,0 'C; в диапазоне от минус 200 до минус 180 'C - +-0,3 'C.

3.9 Пределы допускаемой дополнительной погрешности, вызванной изменением температуры окружающего воздуха от 20 'C до любой температуры в пределах от 5 до 40 'C равны половине пределов основной погрешности по пп. 3.7, 3.8 на каждые 10 'С.

3.10 Пределы допускаемой дополнительной погрешности, вызванной отклонением напряжения сети постоянного тока на плюс 7 и минус 4 В от номинального значения, равны половине пределов основной погрешности по пп. 3.7, 3.8.

3.11 При подключении к одному датчику входов трех УИ основные погрешности измерений в каждом УИ не превышают значений, указанных в пп. 3.7, 3.8.

3.12 Время однократного опроса всех датчиков, подключаемых к УИ, не превышает: в режиме максимального быстродействия без первичной обработки результатов измерений - 100 мс; в режиме максимального быстродействия с первичной обработкой результатов измерений - 300 мс.

3.13 УИ обеспечивает: организацию одного интерфейсного канала типа RS232C со следующими характеристиками: 1) скорость передачи информации - 4800, 9600, 19200 бод; 2) максимальная длина линии связи (при 9600 бод) - 100 м; 3) обеспечивается гальваническое разделение от внешних устройств, имеющих мощность не более 500 Вт и максимальное напряжение в цепях, гальванически связанных с цепями интерфейса, не более 60 В; организацию 3-х интерфейсных каналов типа интерфейс радиальный последовательный (ИРПС) со следующими характеристиками: 1) скорость передачи информации - 4800, 9600, 19200 бод; 2) максимальная длина линии связи (при 9600 бод) - 500 м. 3) обеспечивается гальваническое разделение от внешних устройств, имеющих мощность не более 500 Вт и максимальное напряжение в цепях, гальванически связанных с цепями интерфейса, не более 60 В.

3.14 Максимальное количество одновременно используемых измерительных каналов - 128.

3.15 Управление работой УИ производится командами, поступающими по интерфейсам УИ.

УИ обеспечивает выполнение следующих функций: тестирование; прием исходных данных, определяющих дальнейшее функционирование УИ; опрос измерительных каналов (при работе в режиме измерений), либо имитацию значений параметров (при работе в режиме имитации); обработку результатов измерений; определение текущих значений параметров физических величин, соответствующих показаниям датчиков, подключенных к измерительным каналам; формирование, в зависимости от значений тех или иных параметров, логических сигналов-уставок; выдачу значений параметров и уставок по интерфейсам, в зависимости от заданных критериев передачи.

3.16 Электрическое питание УИ осуществляется от сети постоянного тока напряжением 27 (+7, -4) В, мощностью не более 500 Вт. В цепях, имеющих гальваническую связь с цепями электропитания, максимальное напряжение не должно превышать 60 В.

3.17 Мощность, потребляемая УИ от сети постоянного тока, не превышает 40 Вт.

3.18 Время установления рабочего режима измерительных каналов УИ не превышает 1 ч.

3.19 Габаритные размеры УИ не превышают 445х510х325 мм.

УИ имеет магистрально-модульную структуру и построено на основе следующего ряда функциональных модулей: модуль центрального процессора (МЦП); модуль связи (МС ); модуль измерительный (МИ ); модуль электропитания (МЭ ); модуль ограничения напряжения (МОН); модуль кроссовый (МК ).

МЦП предназначен для управления работой УИ в целом, реализации функций диагностики, обработки измерительной информации, интерфейсного обмена с другими устройствами по RS232C.

МС предназначен для интерфейсного обмена с другими устройствами по интерфейсным каналам типа ИРПС.

МИ предназначен для измерения сигналов аналоговых датчиков по 16 каналам.

МЭ предназначен для обеспечения модулей УИ электропитанием от сети питания постоянного тока 27 В.

МОН и МК предназначены для выполнения требований искробезопасности, предъявляемых к УИ.

Для каждого МИ в УИ устанавливается по два МК.

Структурная схема УИ приведена на рисунке 1.

Сигналы аналоговых датчиков поступают через МК, в которых установлены резисторы искрозащиты, на МИ.

Каждый МИ обеспечивает измерение сигналов датчиков по 16 каналам.

МИ производит коммутацию измерительных каналов, нормирование сигналов аналоговых датчиков различных типов и их аналого-цифровое преобразование, вычисление результатов измерений и их обработку, выдачу полученных результатов измерений по локальной магистрали УИ в МЦП.

МЦП управляет работой всех модулей УИ через локальную магистраль УИ - получает результаты измерений от МИ, выдает результаты измерений и получает необходимые команды управления по интерфейсу RS232C самостоятельно, по интерфейсам типа ИРПС - через МС.

УИ представляет собой функциональный блок, выполненный в виде параллелепипеда на основе унифицированных несущих конструкций с дополнительными элементами усиления для защиты от вибрационных воздействий. Предусмотрена возможность встраивания УИ в стандартные 19''-стойки с использованием болтов и резьбовых отверстий на нижней поверхности блока.

На задней панели УИ расположены соединители для подключения кабелей от датчиков, кабелей интерфейсов и сети питания.

На передней панели УИ расположен тумблер включения питания, индикаторы включения и исправности УИ.

При откинутой передней панели УИ возможен доступ к функциональным модулям - МЭ, МОН, МЦП, МС и МИ.

Предусмотрены конструктивные меры (специальные ключи и маркировка), исключающие неправильную установку функциональных модулей в УИ.

При снятой задней панели или снятой верхней крышке УИ возможен доступ к МК, расположенным в кассете, закрепленной с обратной стороны задней панели УИ.

Доступ к внутренним узлам УИ ограничен с помощью пломб.

УИ имеет в своем составе ППЗУ для хранения встроенных программных средств (системное ППЗУ).

В системном ППЗУ расположена таблица программирования УИ, определяющая его функциональные возможности.

Программирование системного ППЗУ производится во время изготовления УИ. Содержимое системного ППЗУ во время эксплуатации УИ, в общем случае, не изменяется.

Вызов (активизация) функций встроенных программных средств УИ производится командами, поступающими по интерфейсам УИ.

В ППЗУ пользователя УИ находятся данные, используемые УИ для исходного задания режимов работы после включения питания УИ.

Занесение исходных данных в ППЗУ пользователя производится при эксплуатации УИ с помощью соответствующих функций встроенных программных средств УИ.

Предусмотрена аппаратная защита ППЗУ пользователя с помощью тумблера от случайного стирания во время штатной работы УИ.

УИ имеет следующие основные режимы работы: режим останова; режим измерений; режим имитации.

После включения питания УИ производит автоматическое начальное тестирование своих аппаратных средств и переходит в режим останова, ожидая прихода команд по интерфейсам.

В этом режиме возможно тестирование аппаратных средств УИ и задание варианта его работы на основе данных, находящихся в ППЗУ пользователя. Результаты тестирования сохраняются в памяти УИ.

В этом же режиме производится стирание ППЗУ пользователя УИ, запись в него исходных данных для работы УИ и чтение из него записанных данных для контроля правильности записи.

В режиме измерений УИ производит опрос измерительных каналов, первичную и вторичную обработку результатов измерений, определение значений параметров и уставок, выдачу их значений по интерфейсам, в соответствии с заданным вариантом работы УИ.

В режиме имитации УИ не производит опрос измерительных каналов, задание значений параметров производится командами, поступающими по интерфейсу. На основе полученных значений УИ производит определение значений уставок, выдачу значений параметров и уставок по интерфейсам, в соответствии с заданным вариантом работы УИ, аналогично режиму измерений.

4.4 Совместная работа нескольких УИ (резервирование измерительных каналов)

Допускается подключение входов нескольких УИ к одному и тому же датчику, для этого в УИ предусмотрено: организация резервированного питания входных цепей УИ, подключаемых к датчикам; синхронизация работы нескольких УИ.

Резервированное питание входных цепей УИ, подключаемых к датчикам (входных коммутаторов модулей измерительных) обеспечивает нормальную работу совместно работающих УИ даже в том случае, если питание какого-либо из УИ отключается. При этом входные цепи отключенного УИ остаются под напряжением и отключенное УИ не влияет на оставшиеся работоспособными УИ.

Синхронизация работы совместно работающих УИ необходима для исключения одновременного измерения сигналов одного датчика разными УИ, приводящего к влиянию УИ друг на друга.

Синхронизация УИ производится внешним периодическим дискретным сигналом, поступающим одновременно на соответствующие входы совместно работающих УИ. Для приема сигнала УИ использует цепи интерфейса ИРПС4 и соответствующую программную поддержку.

Искробезопасность входных электрических цепей УИ, подключаемых к датчикам, достигается за счет применения специальных схемотехнических и конструктивных мер, обеспечивающих ограничение тока и напряжения, поступающих в эти цепи в соответствии с ГОСТ 22782.5.

Параметры искробезопасных цепей УИ: Uвнеш = 44 В; Iвнеш = 30 мА; Lдоп = 0,5 мГн; Cдоп = 0,02 мкФ.

Собственно УИ; комплект ЗИП одиночного (функциональные модули согласно спецификации заказа, ответные части соединителей, технологические кабели и программа для проведения периодической поверки УИ); комплект эксплуатационных документов (техническое описание, инструкция по эксплуатации, паспорт, методика поверки, а также, по особому заказу, технические описания функциональных модулей и альбом схем).