Регистратор температуры "РТ-2" и его модификации

НАЗНАЧЕНИЕ

Прибор входит в состав промышленных установок с непрерывным технологическим циклом работы и предназначен:

• для приема сигналов с термоэлектрических преобразователей путем последовательного опроса и преобразования их в значения температуры;

• для выдачи дискретных сигналов управления;

• для выдачи информации о текущем канале и состоянии прибора на семисегментные, шкальные и единичные светодиодные индикаторы;

• для ввода команд с клавиатуры прибора или клавиатуры ПДУ с целью смены режимов работы, просмотра или корректировки уставок, даты и времени (корректировка возможна только с клавиатуры ПДУ);

• для приема команд и обмена данными по интерфейсу ИРПС "20 мА токовая петля" или RS-232C;

• для накопления в ОЗУ информации о технологических параметрах вышедших за пределы уставок и выдачи этой информации из ОЗУ, через определенный промежуток времени, на печатающее устройство.

ОПИСАНИЕ

Конструктивно регистратор температуры РТ-2 выполнен в виде щитового прибора.Прибор РТ-2ТПИ исполнений МИАВ.466213.003, МИАВ.466213.003-01, МИАВ.466213.003-02 с блоком БС-8.04 входящим в состав прибора выполнены с видом взрывозащиты "Искробезопасная электрическая цепь", в соответствии с ГОСТ 22782.5-78, имеют маркировку ExiaIIC, ExiaIIC В КОМПЛЕКТЕ РТ-2ТПИ соответственно и предназначены для установки вне взрывоопасных зон.

 

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ
 

СЕРТИФИКАТЫ

Регистрация в Госpеестpе № 19489-00
 

ДОКУМЕНТАЦИЯ

Настоящее руководство по эксплуатации (РЭ) предназначено для ознакомления с составом, техническими данными регистратора температуры РТ-2 (РТ-2ТПИ, РТ-2ТС, РТ-2ТП) (в дальнейшем прибор) в объеме, необходимом для эксплуатации, а также содержит сведения о таре и упаковке, транспортировании и техническом обслуживании.

В РЭ приняты следующие обозначения и сокращения:
 

Прибор РТ-2ТПИ исполнений МИАВ.466213.003, МИАВ.466213.003-01, МИАВ.466213.003-02 соответствуют требованиям ГОСТ 22782.0-78, ГОСТ 22782.5-78, ПУЭ, комплекту конструкторской документации МИАВ.466213.003, согласованной с ИЦ ВостНИИ в соответствии с ГОСТ 12.2.021-76.

Прибор выполняет преобразование значения термо-ЭДС в термопар типа К в диапазоне температур от - 50 до + 1000°С, в термопар типа L в диапазоне температур от - 50 до + 600°С, подключенных к нему двухпроводными линиями связи, в значение температуры в соответствии с ГОСТ Р 50431-92.

Прибор исполнений МИАВ.466213.003-03, МИАВ.466213.003-04, МИАВ.466213.003-05 выполняет преобразование значения сопротивления с ТС типа ТСМ100М, ТСМ50М в диапазоне температур от минус 50 до + 200 °С, с ТС типа ТСП100П, ТСП50П, в диапазоне температур от минус 100 до + 600 °С, подключенных к нему двухпроводной, трехпроводной или четырехпроводной линией связи в значения температуры в соответствии с ГОСТ 6651-84.

Прибор исполнений МИАВ.466213.003, МИАВ.466213.003-01, МИАВ.466213.003-02 имеет вид взрывозащиты "Искробезопасная электрическая цепь".

Входные электрические цепи прибора искробезопасные, с уровнем взрывозащиты - "Особовзрывобезопасный" и соответствуют следующим параметрам: напряжение холостого хода не более 15 В, максимальный ток не более 9 мА.

Прибор выдает дискретные сигналы с максимальным напряжением коммутации 40 В и максимальным током нагрузки каждого выхода 0,3 А.

Для механического подключения компенсационных проводов от термопар, прибор исполнений МИАВ.466213.003, МИАВ.466213.003-01, МИАВ.466213.003-02, имеет блоки соединительные БС-8.04, а прибор исполнений МИАВ.466213.003-06, МИАВ.466213.003-07, МИАВ.466213.003-08 блоки соединительные БС-8.02, в котором стоит термопреобразователь сопротивления ТСМ-100М по ГОСТ 6651-84, для измерения температуры свободных концов.

Придел допустимой приведенной погрешности преобразования температуры по каждому входу не более 0,2 %.

Цикл опроса каналов осуществляется с темпом 4 с.

Прибор работает в двух основных режимах:

1. регистратор - прием, обработка и вывод информации о текущем значении параметра канала на цифровой и шкальный индикаторы. Накопление информации о параметрах каналов, вышедших за границы уставок, в ОЗУ данных с последующим выводом накопленных данных на печатающее устройство. Выдача дискретных сигналов управления технологическим процессом в соответствии с программными уставками;

2. индикатор - прием, обработка и вывод информации о текущем значении параметра канала на цифровой и шкальный индикаторы. Выдача дискретных сигналов управления технологическим процессом в соответствии с программными уставками.

К прибору могут подключаться, через интерфейс - ИРПР следующие виды печатающих устройств СМ 6380, Epson LX-800, Epson FX-800, Epson FX-850, Epson LX-300.

Прибор имеет выход на интерфейс ИРПС 20 мА "токовая петля" и RS-232C.

Питание прибора осуществляется:

• от сети переменного тока напряжением 50 Гц 220 В;

• от аккумулятора напряжением 24 В (резервный источник питания).

Прибор сохраняет свои технические характеристики в пределах норм при питании от сети переменного тока напряжением (220+22) В, частотой (50+0,5) Гц с содержанием гармоник до 5 %.

Прибор сохраняет свои технические характеристики в пределах норм при питании от резервного источника (аккумулятора) постоянного тока напряжением (24+3,6) В.

Прибор при выключении сети переменного тока напряжением 50 Гц 220 В автоматически переключается на питание от резервного источника (аккумулятора), при этом данные о технологических параметрах, вышедших за пределы уставок сохраняются в ОЗУ. При обратном включении сети переменного тока напряжением 50 Гц 220 В нормальная работа прибора автоматически возобновляется.

Мощность, потребляемая прибором от сети переменного тока напряжением 50 Гц 220 В не более 40 ВoА или резервного источника постоянного тока напряжением 24 В не более 25 Вт.

Прибор сохраняет работу часов и базу данных измерительных каналов, в энергонезависимом ОЗУ сроком не менее 10 лет.

Прибор допускает непрерывную работу с сохранением своих технических характеристик в пределах норм в рабочих условиях.

Габаритные размеры прибора не более 144х144х445 мм.

Масса прибора не превышает 6,0 Кг. Масса прибора с табельной тарой не превышает 6,5 Кг.

Гамма-процентный срок службы прибора не менее 10 лет при Y=90 %.

Среднее время наработки прибора на отказ не менее 15000 ч.

Среднее время восстановления прибора не более 30 мин.

Устройство и работа

Прибор представляет собой сложный программно - аппаратный комплекс, основными функциями которого является:

• преобразование сигналов с термоэлектрических преобразователей в значения температуры;

• сравнение измеренных значений температуры с заданными граничными значениями (уставками);

• формирование дискретных сигналов управления в соответствии с программными уставками;

• отображение температуры каждого канала на цифровом индикаторе;

• отображение температуры и уставок на шкальном индикаторе;

• накопление и регистрация значений температуры, вышедших за пределы уставок, с привязкой к реальному времени, с последующим выводом на печатающее устройство;

• программирование при помощи клавиатуры ПДУ даты, времени, уставок, дискретных сигналов управления, типа термопары, для каждого канала измерения, установка типа принтера.

Рассмотрим принцип действия. После подачи на прибор, переменного тока напряжением 50 Гц 220 В и напряжения от резервного источника напряжением 24 В, ИП формирует напряжения, необходимые для работы, выдает сигнал "ФАЗА 0" для МВВ, осуществляет автоматический переход питания, при отключении сети переменного тока напряжением 50 Гц 220 В, на резервный источник питания напряжением 24 В и обратно.

МК начинает работу по программе, записанной в ПЗУ, определяет конфигурацию прибора, инициализирует аппаратные средства, выполняет самоконтроль всех модулей прибора, линий связи, формирует базу данных каналов в энергонезависимом ОЗУ и переходит в режим работы по алгоритму для заданного технологического процесса.

МК управляет внутренней связью прибора. Обрабатывает цифровой код температуры, поступающий с МВВ, и передает этот код в КИК, для вывода значения температуры на цифровые и шкальные индикаторы. МК обрабатывает команды управления, поступающие с клавиатуры прибора или ПДУ, сравнивает значения температуры с установками и выдает через МВВ команды управления внешними устройствами, выводит текущие значения температуры на печатающее устройство. В своем составе МК содержит часы реального времени, энергонезависимое ОЗУ со сроком хранения не менее 72 ч. после отключения питания.

Электрическая связь МК с КИК, МВВ осуществляется через УС по параллельным шинам адреса, данных, управления, с ПДУ через последовательный интерфейс RS-232C.

МВВ преобразуют сигналы, поступающие с термоэлектрических преобразователей в цифровой код, передают этот код на МК для последующей обработки, выдают дискретные сигналы управления внешними устройствами.

КИК и ПИК преобразуют информацию, поступающую с МК, в семисигментный код, и выдают эту информацию на цифровой и шкальные индикаторы, которые установлены на ПИК, принимают команды управления с клавиатуры прибора и передают их в МК.

К прибору можно подключить внешние устройства через интерфейс RS-232C или ИРПС для обработки информации и управления прибором.

 Описание и работа составных частей
1. Микроконтроллер

Рассмотрим принцип работы.
После подачи питания, однокристальная ЭВМ (ОЭВМ)(D1) по сигналу "RESET" через параллельные порты ввода-вывода Р0-Р2 выставляет адрес 0000Н, для чтения первой ячейки ПЗУ и определяет сигналы "ALE", "PSEN" для внешней синхронизации чтения команд из ПЗУ. Выдача младших разрядов адреса А0-А7 внешней памяти и прием данных осуществляется через параллельный порт ОЭВМ Р0. старший байт адреса А8-А15 обрабатывается дешифрат ором адреса и определяет с какой областью памяти ПЗУ, ОЗУ или внешним устройством инициируется обмен.

Адресное пространство МК распределяется по адресам:

• 0000H - DFFF - ПЗУ программ, констант, таблиц (56 кБ);

• A000H - DFFFH - ОЗУ данных (16 кБ);

• E000H - E7FFН - энергонезависимое ОЗУ данных (2 Кб);

• F000H - FFFFН - адреса регистров внешних устройств (4 кБ);

• ОЭВМ по сигналу "CS1", с дешифратора адреса начинает обработку программ, записанных в ПЗУ.

ПЗУ разделено на две области. Первая, емкостью 32 кБ с программами, предназначенными для:

• определения конфигурации прибора и подзагрузки драйверов устройств модулей, если они имеют ПЗУ с соответствующими драйверами;

• инициализации входящих в прибор модулей;

• самоконтроля всех модулей прибора;

• обработки значений температуры, поступающих с МВВ, и выдачи управляющих сигналов в соответствии с запрограммированными уставками;

• просмотра и корректировки даты, времени;

• выбора печатающего устройства и вывода значений параметров на печатающее устройство в соответствии с заданным технологическим процессом;

• просмотра и корректировки параметров каналов измерения и управления;

• поддержки ПДУ, при условии что он подключен к прибору;

• подключения прибора к внешней ЭВМ.

Вторая, емкостью 16 кБ, предназначена для хранения баз данных технологического процесса.

ОЗУ синхронизируется по чтению, записи сигналами "R", "W" с формирователя (D3) и инициализируется дешифратором адреса по сигналу "CS2". ОЗУ служит для временного хранения переменных для программ самоконтроля, рабочих программ, а также данных о параметрах текущего рабочего технологического процесса.

Для сохранения базы данных технологического процесса, в случае отключения или неисправности напряжения питания, предназначено энергонезависимое ОЗУ (D14), которое инициируется сигналами "CS3","CS4".

Часы (D18) - часы реального времени с календарем и ОЗУ общего назначения емкостью 50 байт предназначены для привязки событий информации длительных технологических процессов к текущему декретному времени и заданию прерываний процессора ОЭВМ через 1 с, сигналом "INT0". После отключения питания прибора энергонезависимое ОЗУ и часы сохраняют информацию сроком не менее 10 лет.

Для защиты прибора от сбоев процессора ОЭВМ служит сторожевой таймер, который, при зависании системы более 8 с, через схему начального сброса перезапускает систему.

Вывод данных, команд на печатающее устройство выполняется через канал В, параллельного порта (ПП) (D17), а синхронизация вывода через канал С. Выбор ПП осуществляется адресами А0, А1 и сигналом "CS5" с дешифратора адреса. Прием сигналов синхронизации параллельным портом обеспечивается сигналом "R", передача данных сигналом "W". На вход ПП РА0 принимается сигнал с блока питания "=24В". По сигналу "=24В" МК перестраивает работу прибора в соответствии с заданным алгоритмом, обеспечивая сохранность значений технологического процесса.

Последовательный интерфейс RS-232C организован с использованием универсального асинхронного приемопередатчика (УАПП) и порта Р1 ОЭВМ (D1). Связь внешних устройств по последовательному интерфейсу с ОЭВМ осуществляется через коммутатор последовательного интерфейса (D25,D37).

Обмен информацией между МК и ПДУ выполняется по каналам ТхDn, RxDn, а между МК и внешними устройствами по каналам TxD, RxD или "ИРПС 20 мА токовая петля".


2. Контроллер индикации и клавиатуры и плата индикации и клавиатуры.

Рассмотрим принцип работы.

Управление КИК осуществляется с МК по параллельному каналу, который содержит шину адреса, шину данных и шину управления. На шине адреса МК выставляется адрес ячейки ОЗУ (D10,D17). Признаком того, что адрес предназначается для КИК, служит сигнал шины управления "BS", который идентифицируется дешифратором адреса (D2,D4,D5) и разрешает запись данных состояния строк через регистр данных (D1) в ОЗУ (D10,D17). Каждой ячейке ОЗУ емкостью 16 байт соответствует определенный индикатор. По сигналу "W" шины управления, поступающему на дешифратор адреса (D2,D4,D5) и далее на ОЗУ, данные состояния строк записываются в ОЗУ.

В КИК применен метод динамической индикации. Все индикаторы представляют матрицу, разбитую на четыре столбца и 32 строки. Строки сгруппированы по восемь разрядов. Первые две группы предназначены для семисегментных индикаторов (Н1-Н8), другие две для одного семисегментного индикатора Н9, единичных индикаторов режимов (V1-V8) и для шкальных индикаторов уставок (H10-H40). Шкальные индикаторы состояния (Н41-Н80) объединены в линию.

Столбцы переключаются с частотой 430 Гц, определяемой генератором (D6, D19) и очередностью определяемой счетчиком столбцов (D7), одновременно с этим с счетчика столбцов (D7) для ОЗУ выставляется адрес чтения состояния строк. Данные из ОЗУ поступают на ключи строк индикации (D25-D29), которые включают соответствующие строки.

Регистр управления (D18) предназначен для управления шкальными индикаторами состояния (разряды D0-D5), для включения и выключения индикации (разряд D6) и для управления звуковым сигналом (разряд D7). Запись команды в регистр управления выполняется по сигналу "WR2". По сигналу "RESET" шины управления, информация в регистре управления устанавливается в состояние низкого уровня.

Звуковой сигнал частотой 4 кГц формируется генератором (D6,D19) и выдается на пьезоэлектрическую головку.

Клавиатура (S1-S6) состоит из шести кнопок, объединенных в одну линию. При нажатии на кнопку сигнал поступает на схему формирователя (D6,D7,D9,D11), который устраняет "дребезг" контактов и выдает сигнал записи "WR1" для регистров клавиатуры (D8,D10), а также сигнал "INT", предназначенный для запроса прерывания у МК, при нажатии кнопки. Состояние клавиатуры записывается в регистры клавиатуры. По сигналу чтения "R" шины управления, дешифратор адреса (D2,D4,D5) выдает сигнал чтения состояния клавиатуры "RD1" и сигнал чтения кода идентификации "RD2". По сигналу "RD1" данные состояния клавиатуры выставляются на шину данных МК, по сигналу "RD2" на шину данных выставляется код идентификации КИК.


3. Источник питания

Рассмотрим принцип работы.
Переменный ток напряжением 50 Гц 220 В, а также напряжение резервного источника питания (аккумулятора) 24 В поступают на схему коммутации, которая служит для включения прибора в сеть питания.

При отсутствии сети напряжением 50 Гц 220 В, ИП переходит на работу от резервного источника 24 В.

Со схемы контроля 1, на МК выдается сигнал "=24В", уровень логического нуля которого соответствует отсутствию сети напряжением 50 Гц 220 В. При включении сети переменного тока напряжением 50 Гц 220 В источник питания автоматически отключается от резервного источника 24 В, сигнал "=24В" принимает значение логической единицы.

Далее, напряжение 50 Гц 220 В подается на модуль питания типа МПС60Н. МПС60Н преобразует напряжение переменного тока 50 Гц 220 В в постоянное стабилизированное напряжение 28 В, 2,1 А.

Далее, с модулей питания вторичных (МПВ), формируются следующие рабочие стабилизированные напряжения,

относительно шины 0 В:

• с МПВ25А - +5 В, 4 А;

• с МПВ3В - +12 В, 0,1 А;

• с МПВ3В - минус 12 В, 0,1 А.

относительно шины 0ВI:

• с МПВ15А - +5 ВI, 1,5 А;

• с МПВ3С - +15ВI, 0,15 А;

• с МПВ3С - минус 15ВI, 0,15 А.

относительно шины 0ВII:

• с МПВ15Е - +24ВII, 0,5 А.

МПВ имеют гальваническую развязку между входными и выходными цепями Схема контроля 2, выходных напряжений, обеспечивает их контроль при отклонении в большую или меньшую сторону на 30 % от номинального значения и выдачу сигнала по цепи "+PC" логического нуля, при номинальных выходных напряжениях, и логической единицы при их отклонении. ми, схему защиты от перегрузки и короткого замыкания в нагрузке.

Схема включения напряжения ПУ предназначена для включения в сеть переменного тока напряжением 50 Гц 220 В печатающего устройства. Управление подачей напряжения осуществляется сигналом "Вкл ПУ" с платы МК.

Со схемы определения перехода фазы через ноль выдается для МВВ, по цепи "Фаза 0" меандр, амплитудой (5+0,5)В, передний и задний фронты которого, соответствуют нулевой фазе напряжения.


4. Модуль ввода - вывода МВВ(ТПИ)

Рассмотрим принцип работы.

Напряжение с термоэлектрических преобразователей поступает на блок соединительный БС-8.04. Блок БС-8.04 предназначен для закрепления под винт компенсационных проводов с термопар и размещения в изотермическом объеме термосопротивления ТСМ100М - датчика температуры свободных концов термопар. Далее сигнал поступает на блок искрозащитный ТП-8, который отделяет искробезопасные цепи от остальной части схемы.

Через коммутаторы каналов (D45-D47) сигнал поступает на усилитель сигнала (D51-D54), собранный по дифференциальной схеме, коэффициент усиления которого Ку=47,51.

Коммутаторы каналов переключаются в соответствии с алгоритмом работы и управляются через регистр данных 1 (D49), разрядами D0-D6.

Перед каждым измерением температуры выполняются следующие операции:

• с БС-8.04, через схему контроля датчика свободных концов термопар определяется значение температуры свободных концов термопар, для компенсации влияния температуры окружающей среды на значение измерения;

• со схемы контроля обрыва датчика выдается тренировочный ток не более 1 мА, для препятствия возникновения окисных пленок на контактах и одновременно с этим определяется обрыв в цепи датчика;

• через коммутатор каналов (D44), подаются эталонные контрольные напряжения К.т.+1=+46,644051 мВ, К.т.-1=-46,644051 мВ, К.т.+2=+13,124949 мВ, К.т.-2=-13,124949 мВ для калибровки измерительного тракта и самоконтроля АЦП.

Калибровка устраняет влияние нестабильности параметров радиоэлементов, на точность измерения.

Аналого-цифровой преобразователь АЦП (D58,D60) 15 разрядный выполнен по методу двухтактного интегрирования. АЦП состоит из аналоговой и цифровой части.

Аналоговая часть содержит интегратор (D58) и компаратор уровня интегрирующего сигнала (D60).

Цифровая часть состоит из ОЭВМ (D42), которая через параллельный порт ОЭВМ Р1 управляет прямым и обратным интегрированием.

Для компенсации влияния наводок сети питания напряжением 50 Гц 220 В на результаты измерений определяется и передается через оптоэлектронную развязку (D36-D39) сигнал "Фаза 0".

При поступлении сигнала с усилителя сигнала (D51-D54), ОЭВМ запускает интегратор. Момент включения интегратора совпадает с переходом фазы переменного напряжения 50 Гц 220 В, из отрицательной полуволны в положительную.

Время прямого интегрирования выбрано кратным частоте сети питания напряжением 50 Гц 220 В и равняется 60 мс. По сигналу "INT0" компаратор уровня интегрирующего сигнала, ОЭВМ определяет цифровой код значения температуры.

Преобразованный сигнал с ОЭВМ (D42) по последовательному каналу через оптоэлектронную развязку (D36-D39) и последовательный порт (D9) выставляется на шину данных МК.

Связь ОЭВМ и ПЗУ осуществляется по внутренним шинам данных, адреса, синхронизация чтения из ПЗУ и записи в порты ПЗУ команд, по шине управления.

В ПЗУ емкостью 2 кБ записана программа предназначенная для:

• управления схемами коммутации каналов и АЦП;

• определения коэффициента усиления дифференциальным усилителем;

• преобразования сигнала АЦП в цифровой код значения температуры и выдачи этого кода через последовательный интерфейс на шину данных.

Выходы дискретных сигналов управления представляют собой бесконтактные полупроводниковые ключи. Каждый ВЫХОД привязан к определенному адресу. Адрес канала выставляется на шине адреса, обрабатывается дешифратором адреса (D2,D3,D7) и выдает сигнал "WR" на регистры выходных сигналов (D14,D15,D53,D59). Состояние ВЫХОДА по шине данных, через регистр данных (D1), регистры выходных сигналов (D14,D15,D53,D59), оптроны(D18-D33), передается на ключи управления (V1-V16), которые включают определенный канал.


5. Модуль ввода - вывода МВВ (ТС)

Рассмотрим принцип работы.
С источника постоянного тока (D98), через коммутатор каналов (D76), на ТС подается ток, равный 2 мА. На ТС в зависимости от температуры образуется падение напряжения Ux, которое через коммутатор каналов (D77,D78) и коммутатор (D83) поступает на усилитель сигнала (D85,D86,D89), коэффициент усиления которого равен Ку=12,63.

Этот же ток поступает на линейку сопротивлений и далее на коммутатор сопротивлений (D87,D88), который по команде с МК, последовательно суммирует сопротивления. В результате чего ток, протекающий через суммарное сопротивление, вызывает падение напряжения Uэ для уравновешивания сигнала с ТС. Усилитель разности (D91,D92,D95) усиливает уравновешивающий сигнал c коэффициент усиления Ку=12,63.

Линейка сопротивлений состоит из 16 прецизионных сопротивлений, номиналом 33,2 Ом. Полное суммарное сопротивление равно 498 Ом. Напряжение Uэ имеет противоположную полярность по отношению к напряжению Ux. Величина падения напряжения Ux с термосопротивления уравновешивается падением напряжения Uэ, до тех пор пока Uэ не будет больше Ux.

В момент когда Uэ>Ux компаратором (D94) формируется сигнал "Rэ>Rx", при появлении которого процесс уравновешивания прекращается.

АЦП выполнен по методу двухтактного интегрирования и состоит из аналоговой и цифровой части.

Аналоговая часть состоит из интегратора (D99) и компаратора (D100). Цифровая часть состоит из схемы управления АЦП (D34-D37), генератора АЦП (D12) и счетчика АЦП (D38-D41).

После уравновешивания, командой с МК запускается интегратор (D99), одновременно с этим схема управления АЦП запускает счетчик АЦП. Частота счета, равная 145 кГц, определена генератором АЦП. После прохождения первого такта интегрирования равного 28 мс, по сигналу с счетчика, схема управления АЦП переключает интегратор на второй такт интегрирования. По сигналу с интегратора схема управления АЦП отключает счетчик АЦП. Полученное значение кода температуры записывается в регистр АЦП и далее выставляется на шину данных МК.

Количество разрядов АЦП, равно 12.

Для калибровки измерительного тракта и определения цифровых значений эталонных величин сопротивлений через коммутатор калибровки (D81,D82) в измерительную цепь подаются эталонные напряжения с линейки сопротивлений.

Управление коммутаторами каналов, схемой управления АЦП, коммутаторами сопротивлений, коммутатором управления, запуском АЦП выполняется с шины данных МК, через регистры управления (D3, D4). Каждый регистр управления привязан к определенному адресу и выбирается дешифратором адреса.

Дискретные сигналы управления представляют собой беcконтактные электронные ключи с оптоэлектронным управлением, гальванически развязанные от схемы МВВ(ТС).

Каждый дискретный сигнал управления привязан к определенному адресу, который выставляется на шине адреса и обрабатывается дешифратором адреса (D2,D7,D24,D25). По сигналу записи "WR" с дешифратора адреса сoстояние дискретных сигналов управления, по шине данных, записывается в регистры выходных сигналов (D5,D6) и через оптроны (D14-D21, D26-D33), передается на ключи управления (V6-V13,V16-V23).


6. Модуль ввода - вывода МВВ(ТП)

Рассмотрим принцип работы.
Напряжение с термоэлектрических преобразователей поступает на блок соединительный БС-8.02.;

Блок БС-8.02 предназначен для закрепления под винт компенсационных проводов с термопар и размещения в изотермическом объеме термосопротивления ТСМ100М - датчика температуры свободных концов термопар. Через коммутаторы каналов (D40-D43) сигнал поступает на усилитель сигнала (D51-D54), собранный по дифференциальной схеме, коэффициент усиления которого изменяется дискретно и определяется разрядами порта ПЗУ (D63) РВ4, РВ5. Он определяет чувствительность датчика в заданном диапазоне температур и выбирается автоматически. При включении прибора коэффициент усиления Ку=4,51.

Коммутаторы каналов переключаются в соответствии с алгоритмом работы и управляются через ПЗУ (D63), разрядами РА0-РА6.

Перед каждым измерением температуры выполняются следующие операции:

• с БС-8.02, через схему контроля датчика свободных концов термопар определяется значение температуры свободных концов термопар для компенсации влияния температуры окружающей среды на значение измерения;

• со схемы контроля обрыва датчика выдается тренировочный ток не более 1 мА для препятствия возникновения окисных пленок на контактах и одновременно с этим определяется обрыв в цепи датчика- через коммута-тор каналов (D40), подаются эталонные контрольные напряжения К.т.+1=+46,644051 мВ, К.т.-1=-46,644051 мВ, К.т.+2=+13,124949 мВ, К.т.-2=-13,124949 мВ для калибровки измерительного тракта и самоконтроля АЦП.

Калибровка устраняет влияние нестабильности параметров радиоэлементов, на точность измерения.

Аналого - цифровой преобразователь АЦП (D55,D58) 15-разрядный, выполнен по методу двухтактного интегрирования. АЦП состоит из аналоговой и цифровой части.

Аналоговая часть содержит интегратор (D58) и компаратор уровня интегрирующего сигнала (D61).

Цифровая часть состоит из ОЭВМ (D62), которая через параллельный порт ОЭВМ Р1 управляет прямым и обратным интегрированием.

Для компенсации влияния наводок сети питания напряжением 50 Гц 220 В на результаты измерений определяется и передается через оптоэлектронную развязку (D37,D38) сигнал "Фаза 0".

При поступлении сигнала с усилителя сигнала (D51-D54), ОЭВМ запускает интегратор. Момент включения интегратора совпадает с переходом фазы переменного напряжения 50 Гц 220 В, из отрицательной полуволны в положительную. Время прямого интегрирования выбрано кратным частоте сети питания напряжением 50 Гц 220 В и равняется 60 мс. По сигналу "INT0" c АЦП, ОЭВМ определяет цифровой код значения температуры.

Преобразованный сигнал с ОЭВМ (D62) по последовательному каналу через оптоэлектронную развязку (D36,D39) и последовательный порт (D9) выставляется на шину данных МК.

Связь ОЭВМ и ПЗУ осуществляется по внутренним шинам данных, адреса, синхронизация чтения из ПЗУ и записи в порты ПЗУ команд по шине управления.

В ПЗУ емкостью 2 кБ записана программа предназначенная для:

• управления схемами коммутации каналов и АЦП;

• определения коэффициента усиления дифференциальным усилителем;

• преобразования сигнала АЦП в цифровой код значения температуры и выдачи этого кода через последовательный интерфейс на шину данных.

Выходы дискретных сигналов управления представляют собой бесконтактные полупроводниковые ключи. Каждый ВЫХОД привязан к определенному адресу который выставляется на шине адреса, обрабатывается дешифратором адреса (D2-D4) и выдает сигнал "WR" на регистры выходных сигналов (D14,D15). Состояние выходных каналов по шине данных, через регистр данных (D1), регистры выходных сигналов (D14,D15), оптроны (D18-D33), передается на ключи управления (V1-V16), которые включают определенный канал.


7. Соединение прибора с устройствами сигнализации, управления.

Рассмотрим соединение прибора с устройствами сигнализации, управления технологическим процессом.
Для работы внешних цепей необходим дополнительный источник питания.

ВНИМАНИЕ! При подключении к разъемам ВЫХОД устройств с независимым источником питания необходимо соблюдать полярность.

При выборе источника питания необходимо соблюдать следующие условия:

• напряжение коммутации не более 40 В;

• ток коммутации не более 0,3 А.

8. Обеспечение взрывозащищенности

Для прибора РТ-2ТПИ исполнений МИАВ.466213.003, МИАВ.466213.003-01, МИАВ.466213.003-02 взрывозащищенность обеспечивается видом взрывозащиты "Искробезопасная электрическая цепь" по ГОСТ 22782.5-78 и выполнением общих технических требований к электрооборудованию взрывозащищенному по ГОСТ 22782.0-81. Взрывозащищенность достигается за счет специальных схемотехнических и конструктивных решений, обеспечивающих ограничение тока и напряжения во входных цепях до искробезопасных значений, как в нормальном режиме работы так и при аварийных ситуациях, вызванных обрывами или короткими замыканиями элементов схемы на внешние цепи, либо попаданиями напряжений, превышающих номинальные.

В модуле МВВ(ТПИ) организовано гальваническое разделение входных цепей и электрически связанной с ними аналоговой части схемы от корпуса,сети и выходных цепей. Выполнена установка ограничительных и шунтирующих элементов барьеров безопасности непосредственно перед входными цепями.

Информационный обмен между изолированной частью схемы МВВ(ТПИ) и МК осуществляется через оптоэлектронную развязку, выполненную на транзисторных оптопарах АОТ128А (D36-D39) с напряжением изоляции 1,5 кВ. Питание изолированной части схемы, содержащей искробезопасные цепи и гальванически связанные с ними искроопасные цепи, осуществляется от вторичного источника питания, который обеспечивает гальваническое разделение изолированной части схемы от неизолированной, по питанию.

Вторичный источник питания содержит:

• преобразователь постоянного напряжения в переменное напряжение частотой 24 кГц состоит из ключей (V18, V19), который управляет первичной обмоткой трансформатора (Т1). На эту обмотку поступает напряжение 24 В от источника питания через токовую защиту (F1);

• трансформатор (Т1) является элементом гальванической развязки и формирует на вторичных обмотках изолированные переменные напряжения, поступающие на выпрямитель (V20-V22, D41, V25, V26), который формируют постоянные напряжения +5 В, +15 В, минус 15 В для питания изолированной части схемы.

Трансформатор (Т1) МИАВ.670121.002, выполненный в соответствии с требованиями ГОСТ 22782.5-78, является условно стойким, имеет неразборную, залитую компаундом конструкцию второго типа с усиленной изоляцией расчитанной на действующее напряжение изоляции не менее 2,5 кВ.

В качестве барьеров безопасности служит блок ТП-8. Блок искрозащитный ТП-8 устанавливается на модуль МВВ(ТПИ) и соединяется методом пайки. Он выполнен из двуханодных стабилитронов КС162А2 и резисторов С2-33Н согласно рекомендуемой схеме в ГОСТ 22782.5-78 и представляет собой неразборный блок, залитый компаундом с высотой заливки над выступающими элементами не менее 1 мм.

В искробезопасной цепи каждого измерительного канала и между каналами ограничение тока достигается парами резисторов, а ограничение напряжения попарно включенными стабилитронами.

В искробезопасных цепях значения максимального напряжения холостого хода не более 15 В, ток короткого замыкания не более 9 мА, индуктивность внешней искробезопасной цепи не более 0,9 мГн, емкость не более 0,15 мкФ. Значения мощности резисторов и стабилитронов рассчитаны на длительное время работы в рабочем или аварийном режимах.

Соединения между блоком ТП-8 и разъемом ВХОД выполнены изолированными проводами марки МГТФ 0,12 методом пайки, места пайки залиты изоляционным лаком и защищены корпусом прибора.

Кроме гальванической развязки изолированные цепи и гальванически связанные с ними искробезопасные цепи отделены от искроопасных цепей на печатной плате заземленным печатным проводником шириной не менее 1,5 мм. В приборе искробезопасная цепь не заземляется. Конструкция подключаемых к прибору термопар должна соответствовать гл.7.3.72 ПУЭ. Термопары должны иметь изоляцию рабочего конца не менее 500 В.

Фрикционная и электростатическая искробезопасность обеспечивается отсутствием в корпусе термопары металлов из легких сплавов и пластических материалов, опасных в отношении фрикционного и электростатического искрения. Термопары должны быть встроены в защитные оболочки, к ним не должны подключаться другие искроопасные цепи. После подключения компенсационных проводов они должны быть закрыты крышкой и опломбированы. Степень защиты термопар от внешних воздействий по ГОСТ 14254-96 (IP...) определяет потребитель.

 

КОМПЛЕКТАЦИЯ

Конструктивно прибор выполнен по модульному принципу. Каждый модуль функционально независим и может применяться в различных устройствах автономно.

Прибор состоит из следующих модулей:

• устройства соединительного (УС) МИАВ.469535.004;

• платы микроконтроллера (МК) МИАВ.467444.037;

• контроллера индикации и клавиатуры (КИК) МИАВ.467451.005;

• платы индикации и клавиатуры (ПИК) МИАВ.467845.003;

• источника питания (ИП) МИАВ.436744.002;

• модулей ввода вывода (МВВ).

В зависимости от исполнения прибора количество и тип МВВ приведены в таблице.
 

В состав каждого модуля МВВ(ТПИ) входит блок соединительный БС-8.04 МИАВ.468349.001-04, блок искрозащитный ТП-8 МИАВ.468353.082.

В состав каждого модуля МВВ(ТП), входит блок соединительный БС-8.02 МИАВ.468349.001-03.

Блоки БС-8.04 или БС-8.02 выполнены в виде законченной конструкции и соединяется с платой МВВ кабелями расположенными вне корпуса прибора. Блок ТП-8 выполнен на отдельной плате и впаивается непосредственно в плату МВВ(ТПИ).

 

ПРИМЕНЯЕМОСТЬ

Может использоваться в качестве автономного средства контроля отдельного объекта, системы объектов или для связи объектов контроля с персональным компьютером при комплексной автоматизации в различных отраслях промышленности.