БЛОК АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МАЛОГАБАРИТНЫЙ (БАР-М) Российский патент 2013 года по МПК G05B15/02 

Область техники

Данное изобретение относится к области вычислительной техники, а именно, к автоматизированным системам управления энергоблоками атомных электростанций, функциональным элементам таких систем, контроля и безопасности во время работы.

Уровень техники

Аналогом данного предлагаемого технического решения является БЛОК УПРАВЛЕНИЯ ЗАЩИТЫ СИГНАЛИЗАЦИИ МОДУЛЯ КОМПРЕССОРНОГО ЗАПРАВОЧНОГО (патент на изобретение RU 2211471 C1, заявка 2000133146 от 28.12.2000, МПК 7 G05B 15/02, G07F 15/00, опубликован 27.08.2003, бюл. 24).

1. Блок управления, защиты и сигнализации модуля компрессорного заправочного, содержащий программируемый контроллер, состоящий из модуля центрального процессора с флэш-памятью с системной шиной VМЕ, а также датчики и исполнительные механизмы, отличающийся тем, что блок содержит также модуль ввода аналого-цифрового преобразователя (4), термостабилизатор, предназначенный для обеспечения требуемых климатических условий функционирования блока, контакты датчика температуры которого подключены к входам модуля ввода аналого-цифрового преобразователя (4), а контакты неисправностей термостата - ко входу модуля дискретного ввода (5), модули дискретного вывода (6), (7), (8) и (9), счетчик времени наработки и панель индикации, содержащую светодиоды, четырехразрядный семисегментный светодиодный индикатор, выходы первого модуля дискретного вывода (6) предназначены для подключения к одним входам светодиодного индикатора, а выходы второго модуля дискретного вывода (7) предназначены для подключения к другим входам светодиодного индикатора, выходы одного из модулей дискретного вывода (8) предназначены для подключения к светодиодам, а один из выходов предназначен для подключения счетчика времени наработки, при этом датчики и исполнительные механизмы подключены к входам и выходам модуля дискретного ввода, модуля ввода аналого-цифрового преобразователя и модулей дискретного вывода, подключенным к системной шине VME.

2. Блок по п.1, отличающийся тем, что панель индикации содержит четырехразрядный семисегментный светодиодный индикатор, управляющие входы двух младших разрядов через резисторы подключены к выходам первого модуля дискретного вывода (6), управляющие входы двух старших разрядов через резисторы подключены к выходам второго модуля дискретного вывода (7), светодиоды, аноды светодиодов "ДАВЛЕНИЕ НАГНЕТАНИЯ > 5 МПа", "ДАВЛЕНИЕ ВСАСЫВАНИЯ < 2 МПа", "ПОВЫШЕННОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ НА ВХОДЕ", "НЕИСПРАВНОСТЬ КОМПРЕССОРА", "ПОЖАР", "УТЕЧКА ГАЗА" через резисторы подключены к выходам одного модуля дискретного вывода (8), а катоды объединены и подключены к источнику питания, катоды светодиодов "ТЕРМОСТАТ ВКЛ.", "АВТОМАТИКА ВКЛ.", "НЕИСПРАВНОСТЬ ТЕРМОСТАТА" подключены к выходам датчиков термостабилизатора, а аноды к источнику напряжения, счетчик времени наработки, контакты которого подключены соответственно к одному из выходов одного модуля дискретного вывода (8) и источнику питающего напряжения.

3. Блок по п.1, отличающийся тем, что к входам модуля ввода аналого-цифрового преобразователя (4) контроллера подключены датчик "Давление на входе в модуль", датчик "Давление на входе в компрессор", датчик "Давление нагнетания I ступени", датчик "Давление нагнетания II ступени", датчик "Давление на выходе из модуля", датчик "Температура на выходе из модуля", к входам модуля дискретного ввода (5) подключены контакты пожарного датчика, нормально разомкнутые контакты кнопок "Пуск" и "Стоп", нормально разомкнутые контакты "Уставка 1" и "Уставка 2" и выходы "О В" и "24 В" газоанализатора, нормально замкнутые контакты кнопки "Авария" и нормально разомкнутые контакты кнопок "Выбор" и "Изменение", к выходам одного модуля дискретного вывода (8) подключены электромагнитные приводы клапанов "Клапан (байпас)" и "Клапан (выходной)", к выходам другого модуля дискретного вывода (9) подключены индикаторы с лампами накаливания "Заправка", "Авария", клеммы электрической сирены "Звуковая сигнализация" и контакты катушки второго магнитного пускателя, первые выводы трех основных контактов второго магнитного пускателя запитаны от второго трехфазного автоматического выключателя, а вторые выводы подключены к входным клеммам электрического привода компрессора, вспомогательный нормально разомкнутый контакт второго магнитного пускателя подключен к входу модуля дискретного ввода (5), выходные клеммы второго автоматического выключателя подключены к трехфазной сети переменного тока, одна из фаз трехфазного питания после второго автоматического выключателя через нормально замкнутый контакт кнопки "Откл." подключена к первому контакту группы нормально разомкнутых контактов первого магнитного пускателя и через нормально разомкнутые контакты кнопки "Вкл." к обмотке первого магнитного пускателя, а второй контакт группы нормально разомкнутых контактов и выводы катушки первого магнитного пускателя подключены к контактам термостабилизатора.

Недостатками данного аналога являются ограниченные функциональные возможности, малая надежность, отсутствие сейсмостойкости конструкции.

Другим аналогом данного технического решения является КОМПЛЕКС СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ ГАЗОПОРШНЕВОГО ЭЛЕКТРОАГРЕГАТА (патент на изобретение RU 2218587 C1, заявка 2001114803 от 18.06.2001, МПК 7 G05B 19/02, H02P 9/00, опубликован 10.12.2003, бюл. 34), содержащий пульт дистанционного управления, панель управления и индикации, регулятор скорости микропроцессорный, первые два входа которого подключены соответственно к первому входу комплекса и первому выходу панели управления и индикации, а первый выход - к первому выходу комплекса, панель приборов, блок реле и трансформаторов измерительных, два первых выхода которого соединены соответственно с третьим входом регулятора скорости микропроцессорного и первым входом панели приборов, прибор звуковой сигнализации, блок промежуточных реле, два первых входа которого подключены соответственно к третьему выходу блока реле и трансформаторов измерительных и второму выходу регулятора скорости микропроцессорного, а четыре первых выхода которого соединены со вторым, третьим, четвертым и пятым выходами комплекса, блок переключения питания, три первых входа которого подключены соответственно ко второму и третьему входам комплекса, четвертому выходу блока промежуточных реле, автоматический выключатель генераторный, первые два выхода которого соединены соответственно через шину нагрузки с шестым выходом комплекса и первым входом блока реле и трансформаторов, измерительных, а два входа соответственно с выходом блока переключения питания и пятым выходом блока промежуточных реле, плату управления вторичным источником питания, которая подключена соответственно к четвертому и пятому входам комплекса, второму выходу автоматического выключателя генераторного, третьему входу блока промежуточных реле и седьмому выходу комплекса, блок управления агрегатами собственных нужд, два входа которого соединены соответственно с четвертым входом/выходом блока промежуточных реле и выходом блока переключения питания, а четыре выхода - соответственно с восьмым, девятым, десятым и одиннадцатым выходами комплекса, отличающийся тем, что комплекс средств автоматизации дополнительно содержит программируемый контроллер, состоящий из модуля центрального процессора с флэш-памятью и подключенных к системной шине VME четырех модулей дискретного ввода (4), (5), (6), (11), четырех модулей дискретного вывода: модуля дискретного вывода (7), модуля дискретного вывода (9) и двух модулей дискретного вывода (8), (10), причем модуль центра процессора соединен с двенадцатым выходом комплекса и первым входом панели управления и индикации, три входа первого модуля дискретного ввода (4) - соответственно со вторым выходом панели управления и индикации, с выходом пульта дистанционного управления и третьим выходом регулятора скорости микропроцессорного, вход второго модуля дискретного ввода (5) - с шестым входом комплекса, два входа третьего модуля дискретного ввода (6) - соответственно с седьмым и восьмым входами комплекса, три выхода первого модуля дискретного вывода (7) - соответственно с входом прибора звуковой сигнализации, четвертым входом регулятора скорости микропроцессорного и тринадцатым выходом комплекса, выход третьего модуля дискретного вывода (8) - с четвертым входом блока промежуточных реле, два выхода второго модуля дискретного вывода (9) - соответственно с четырнадцатым выходом комплекса и пятым входом блока промежуточных реле, два выхода четвертого модуля дискретного вывода (10) - соответственно с шестым входом блока промежуточных реле и вторым входом панели управления и индикации, пять входов четвертого модуля дискретного ввода (11) - соответственно с девятым входом комплекса, четвертым выходом блока промежуточных реле, вторым выходом блока управления агрегатами собственных нужд, выходом платы управления вторичным источником питания, вторым входом/выходом блока переключения питания.

Недостатком этого аналога является отсутствие требуемых функциональных возможностей по числу контролируемых и управляемых параметров, малая надежность при работе в жестких климатических условиях.

Следующим аналогом заявляемого технического решения является ПРОГРАММНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС TELEPERM XP-R (www.ia.ru/dat/fil/25-0216-txp-r.pdf) для управления технологическими процессами на электростанциях TELEPERM XP-R, разработан фирмой SIEMENS, Германия. С 1997 года начат промышленный выпуск основной части ПТК-системы автоматизации AS 220 ЕА по лицензии фирмы SIEMENS во ВНИИА им. Духова, г.Москва, Россия. Российское наименование этой системы ТПТС-51.

Модуль индивидуального управления ТПТС51.1717 реализует функции управления электродвигателями, сервоприводами задвижек и электромагнитными клапанами, входящими в состав технологического оборудования электростанций в системах автоматизации на базе ТПТС51, представляющих собой приборные стойки (ПС) с модулями функционального и системного назначения.

Модуль ТПТС51.1717 является взаимозаменяемым с модулем 6DS1717-8RR фирмы Siemens и может быть использован вместе с модулем 6DS1717-8RR в системах AS 220E, AS 220EHE, AS 220EA, АЕ 220 EAI, в том числе при модернизации и ремонте ранее выпущенных систем TELEPERM М/МЕ.

Модуль выполняет функции ввода двоичных сигналов (команд с разных мест управления и обратных сообщений от технологических установок), логической обработки и выдачи команд управления, а также сигналов индикации и сигнализации в виде двоичных сигналов.

Модуль реализует несколько независимых каналов управления. Управление в каждом канале осуществляется как автоматически, так ручными командами (нажатием соответствующих кнопок), передаваемыми через шинные системы или, в случае использования стационарного малогабаритного пульта управления, непосредственно на модуль через интерфейс связи с процессом.

Обмен данными между модулем ТПТС51.1717 и другими элементами системы ТПТС51 осуществляется модулем EAS ТПТС51.133 2 с помощью головного программного драйвера RB, а также, в зависимости от случая применения, канальными программными драйверами (ЕМ - для двигателя и вентиля и ES - для сервопривода). Головной и канальный драйверы находятся в ТПТС51.1332 и образуют стандартный интерфейс между ТПТС51.1717 и модулем EAS.

Сигналы с верхних уровней управления (например, с уровня подгруппового управления) могут поступать в модуль через различные интерфейсы.

Модуль используется вне систем ТПТС51 как самостоятельный модуль обработки двоичных сигналов.

Для увеличения числа каналов управления модуль ТПТС51.1717 применяется совместно с модулем расширения числа двоичных входов и выходов ТПТС51.1719.

Недостатком данного аналога является постоянный и ограниченный набор модулей с неизменяемыми функциональными возможностями.

Следующим аналогом данного технического решения является КОМПЛЕКС ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ «ПАССАТ» (патент на полезную модель РФ №35902, заявка 2003113990/20 от 27.10.2003 г. МПК G05B 13/00, опубликован 10.02.2004, бюл. №5, патентообладатель ООО НПП «КОМПЛЕКСЫ и СИСТЕМЫ», авторы Мякишев Д.В., Тархов Ю.А., Столяров К.А.).

1. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления технологическими процессами "ПАССАТ", содержащий систему верхнего блочного уровня (СВБУ), состоящую из персональных электронных вычислительных машин (ПЭВМ), и контроллеры, соединенные локальной вычислительной сетью (ЛВС) Ethernet, отличающийся тем, что каждый контроллер содержит модуль центрального процессора (МЦП) и модули функциональные (МФ) с программируемой структурой, объединенные через системную шину VME-bus.

2. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации по п.1, отличающийся тем, что модуль функциональный (МФ) с программируемой структурой содержит схему интерфейса VME-bus, схему обработки сигналов и управления, соединенную со схемой интерфейса VME-bus, мезонины ввода/вывода переменного количества и структуры, соединенные через первую группу разъемов со схемой обработки сигналов и управления, а через вторую группу разъемов с внешними входами/выходами модуля функционального для подключения датчиков и исполнительных механизмов.

3. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации по п.1, отличающийся тем, что в конфигурации для работы в режиме централизованного управления (например, объекта атомной энергетики) комплекс содержит модуль центрального процессора и модули функциональные с программируемой структурой, соединенные через системную шину VME-bus, модули функциональные содержат схемы интерфейса VME-bus, схемы ВВОД и схемы ВЫВОД, соединенные со схемой интерфейса VME-bus через первую группу выходов и входов, а через разъемы и вторую группу входов и выходов с группой входов и выходов модуля функционального для подключения соответственно датчиков исполнительных механизмов.

4. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации по п.1, отличающийся тем, что в конфигурации локального управления (например, объекта атомной энергетики) модуль функциональный (МФ) с программируемой структурой содержит схему интерфейса VME-bus, схему логического управления, соединенные между собой, и схемы ВВОД и ВЫВОД, соединенные через первую группу выходов и входов соответственно со схемой логического управления, а через вторые группы входов и выходов с группой входов и выходов модуля функционального для подключения соответственно внешних датчиков и исполнительных механизмов.

5. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации по п.1, отличающийся тем, что в конфигурации распределенного управления (например, объекта атомной энергетики) комплекс содержит модуль центрального процессора и модули функциональные (МФ) с программируемой структурой, соединенные через системную шину VME-bus, причем каждый модуль функциональный содержит схему интерфейса VME-bus, соединенную со схемой логического управления, и схемы ВВОД и ВЫВОД, соединенные через первые группы выходов и входов соответственно с входами и выходами схемы логического управления, а через вторые группы входов и выходов соответственно с группой входов модуля функционального для подключения датчиков и группой выходов для подключения исполнительных механизмов.

Недостатками данного аналога являются ограниченные функциональные возможности, не позволяющие гибко перестраивать структуру управления, устаревшая схемотехническая и элементная база.

Следующим аналогом данного технического решения является КОМПЛЕКС ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ СРЕДСТВ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ (патент на изобретение РФ 2279117 С2, заявка 2004123926 от 04.08.2004, МПК 7 G05B 19/418, G05B 15/02, опубликован 27.06.2006 бюл. 18, патентообладатель ООО НПП «КОМПЛЕКСЫ и СИСТЕМЫ» (RU), авторы Мякишев Д.В., Тархов Ю.А., Столяров К.А.).

1. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления технологическими процессами, содержащий объединенные через локальную вычислительную сеть (ЛВС) Ethernet рабочие станции и серверы на базе персональных электронных вычислительных машин (ПЭВМ), а также контроллеры, соединенные через локальную вычислительную сеть Ethernet между собой и с ПЭВМ, отличающийся тем, что каждый контроллер содержит модуль центрального процессора (МЦП), предназначенный для управления функциональными модулями и исполнительными механизмами, и модули функциональные (МФ) с конфигурируемой структурой, предназначенные для обработки сигналов от датчиков и формирования сигналов управления исполнительными механизмами, соединенные через системную шину VME-bus, причем модуль функциональный МФ с конфигурируемой структурой содержит схему интерфейса VME-bus, мезонины ввода и мезонины вывода переменного количества и структуры, соединенные через первую группу разъемов со схемой обработки сигналов и управления, а через вторую группу разъемов - с внешними входами и выходами модуля функционального, соответственно, для подключения внешних датчиков и исполнительных механизмов.

2. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления по п.1, отличающийся тем, что в конфигурации для работы в режиме централизованного управления, например объекта атомной энергетики, комплекс содержит модуль центрального процессора МЦП, предназначенный для управления функциональными модулями и исполнительными механизмами, и модули функциональные МФ с конфигурируемой структурой, предназначенные для обработки сигналов от датчиков и формирования сигналов управления исполнительными механизмами, соединенные через системную шину VME-bus, модули функциональные содержат схемы интерфейса VME-bus, мезонины ввода и мезонины вывода, соединенные со схемой интерфейса VME-bus через первую группу выходов и входов, а через разъемы и вторую группу входов и выходов с группой входов и выходов модуля функционального для подключения соответственно внешних датчиков и исполнительных механизмов.

3. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления по п.1, отличающийся тем, что в конфигурации локального управления, например объекта атомной энергетики, модуль функциональный с конфигурируемой структурой, предназначенный для обработки сигналов от датчиков и формирования сигналов управления исполнительными механизмами, содержит схему интерфейса VME-bus, схему логического управления, соединенные между собой, мезонины ввода и мезонины вывода, соединенные через первую группу выходов и входов соответственно со схемой логического управления, а через вторые группы входов и выходов - с группой входов и выходов модуля функционального для подключения соответственно внешних датчиков и исполнительных механизмов.

4. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления по п.1, отличающийся тем, что в конфигурации распределенного управления, например объекта атомной энергетики, комплекс содержит модуль центрального процессора (МЦП), предназначенный для управления функциональными модулями и исполнительными механизмами, и модули функциональные (МФ) с конфигурируемой структурой, предназначенные для обработки сигналов от датчиков и формирования сигналов управления исполнительными механизмами, соединенные через системную шину VME-bus, причем каждый модуль функциональный содержит схему интерфейса VME-bus, соединенную со схемой логического управления, мезонины ввода и мезонины вывода, соединенные через первые группы выходов и входов соответственно с входами и выходами схемы логического управления, а через вторые группы входов и выходов соответственно с группой входов модуля функционального для подключения внешних датчиков и группой выходов для подключения исполнительных механизмов.

5. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления по п.1, отличающийся тем, что модуль центрального процессора содержит ОДНОПЛАТНЫЙ КОМПЬЮТЕР ФОРМАТА PC/104, имеющий входы-выходы СОМ (RS-232C), KEYB (клавиатуру), VGA (монитор) и ETHERNET (ЛВС), ПЛИС Xilink ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ИНТЕРФЕЙСА РС/104 В ИНТЕРФЕЙС VME, имеющий внешние дискретный вход, выход ОК (открытый коллектор) и вход-выход на шину интерфейса VME и соединенный по второму входу-выходу с шиной управления ОДНОПЛАТНОГО КОМПЬЮТЕРА ФОРМАТА РС/104, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭНЗУ), соединенное по третьему входу-выходу с ПЛИС Xilink ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ИНТЕРФЕЙСА РС/104 В ИНТЕРФЕЙС VME.

6. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления по п.1, отличающийся тем, что мезонин ввода аналоговый (МВА) содержит программируемые усилители, входы первых двух являются входом U (I) мезонина, преобразователь напряжение/частота, соединенный входами V1 и V4 с выходами третьего и четвертого операционных усилителей, элемент оптогальванической развязки, соединенный по входу с входом управления мезонина, а по выходу - с управляющим входом преобразователя напряжение/частота, выходной транзисторный каскад, соединенный с выходом преобразователя напряжение/частота, второй элемент оптогальванической развязки, соединенный по входу с выходным транзисторным каскадом, а по выходу - с цифровым выходом мезонина, источник опорного напряжения, соединенный с операционными усилителями и преобразователем напряжение/частота.

7. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления по п.1, отличающийся тем, что мезонин вывода аналоговый (МВВА) содержит цифроаналоговый преобразователь ЦАП, два входа которого соединены соответственно с входом данных и тактовой частоты Fтакт мезонина, операционный усилитель ОУ, вход которого соединен с выходом ЦАП, и выходной каскад, вход которого соединен с выходом операционного усилителя ОУ, а выход является выходом для подключения нагрузки к мезонину.

8. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления по п.1, отличающийся тем, что мезонин ввода цифровой (МВЦ) содержит входную мостовую схему выпрямителя преобразователя сигнала из цифровой в аналоговую форму, соединенную с входом Uвх мезонина, сглаживающий RC фильтр, элемент оптогальванической развязки, подключенные к выходу мостовой схемы выпрямителя преобразователя, и выходной инвертор, соединенный по входу с выходом элемента оптогальванической развязки, а выходом - с TTL-выходом мезонина.

9. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления по п.1, отличающийся тем, что мезонин вывода цифровой (МВВЦ, МВВЦ РЕЛЕ1, МВВЦ РЕЛЕ2) содержит входной инвертор, вход которого соединен с TTL-входом мезонина, согласующий транзистор, соединенный с выходом входного инвертора, релейную схему с демпфирующим диодом, соединенную с выходом согласующего транзистора, сглаживающий выходной каскад, подключенный к контактам релейной схемы и через предохранитель к выходу мезонина.

10. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления по п.1, отличающийся тем, что мезонин вывода цифровой (МВВЦ 24 В) содержит входной усилитель, вход которого соединен с TTL-входом мезонина, оптический ключ, вход которого соединен с выходом входного усилителя, преобразователь напряжения 5 В/24 В, вход которого соединен с выходом оптического ключа, а выход - с выходом 24 В мезонина, и защитные диоды, соединенные с выходом преобразователя напряжения 5 В/24 В и выходом мезонина.

11. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления по п.1, отличающийся тем, что мезонин ввода цифровой импульсный (МВЦИ) содержит входную ограничительную диодную схему, соединенную с входом Uc мезонина, элемент оптогальванической развязки, соединенный с выходом ограничительной диодной схемы, и выходной инвертор, вход которого соединен с выходом элемента оптогальванической развязки, а выход - с TTL-выходом мезонина.

12. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления по п.1, отличающийся тем, что мезонин позиционирования (Мпоз) содержит две входные схемы преобразования цифровых сигналов в аналоговые, соединенные соответственно с двумя входами Uвх мезонина, два элемента оптогальванической развязки, соединенные с соответствующими выходами входных схем преобразования, два выходных инвертора, соединенные входами соответственно с выходами элементов оптогальванической развязки, а выходами - с TTL-выходами мезонина, третий инвертор, соединенный с TTL-входом мезонина, транзисторный каскад преобразования, соединенный с выходом третьего инвертора, оптический ключ, вход которого соединен с выходом транзисторного каскада преобразования, ограничительную выходную схему, вход которой соединен с выходом оптического ключа, а выход - с третьим выходом мезонина.

13. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления по п.1, отличающийся тем, что мезонин последовательного интерфейса (ММПИ) MIL-STD 1553 В содержит КОДЕР, соединенный с TTL-входом мезонина, ДЕКОДЕР, соединенный с TTL-выходом мезонина, ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИК, соединенный с выходом КОДЕРА и входом ДЕКОДЕРА, согласующий трансформатор, соединенный с ПРИЕМОПЕРЕДАТЧИКОМ и выходом на шину МАНЧЕСТЕР мезонина.

14. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления по п.1, отличающийся тем, что мезонин вывода с открытым коллектором/эмиттером (МВОК) содержит инвертор, соединенный с TTL-входом, согласующий транзисторный каскад, вход которого соединен с выходом инвертора, элемент оптогальванической развязки, вход которого соединен с выходом согласующего транзисторного каскада, и выходные ключевые схемы, соединенные по входу с коллектором и эмиттером транзисторного элемента оптогальванической развязки, а по выходу через предохранительные и ограничительные элементы - с выходом мезонина.

Недостатками данного аналога являются:

- постоянный и ограниченный набор функциональных модулей, не позволяющий гибко перестаивать и наращивать количество контролируемых и управляемых параметров;

- устаревшая элементная база и определяемые ею схемотехнические решения;

- усложненность конструктивной базы, определяющей соответствующую технологичность, недостаточную надежность и высокую стоимость.

Наиболее близким аналогом (прототипом) данного технического решения является БЛОК АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ (БАР), (патент на полезную модель RU 109579 U1, заявка: 2010150427 от 08.12.2010, МПК G05B15/02, опубликовано: 20.10.2011, патентообладатель ООО НПП "КОМПЛЕКСЫ и СИСТЕМЫ" (RU), авторы Мякишев Д.В., Тархов Ю.А., Столяров К.А., Учайкин Н.Н.)

Тождественное техническое решение защищено в заявке на изобретение №2010148719 от 29.11.2010, решение о выдаче патента от 14.03.2012.

1. Блок автоматического регулирования (БАР) для регулирования давления, расхода, разряжения, уровня, температуры, мощности, концентрации веществ, скорости перемещения или вращения и других параметров, которые могут быть преобразованы в сигналы постоянного тока, содержащий мезонины ввода аналоговые (МВА), мезонины ввода цифровые (МВЦ), мезонины вывода цифровые (МВВЦ), мезонины вывода аналоговые (МВВА), мезонины интерфейсные (МИ), входы-выходы которых для связи с объектом подключены к внешнему вилочному разъему (ХР15 (ХР16)), отличающийся тем, что конкретный состав, типы и количество мезонинов являются гибкой перестраиваемой структурой, а БАР дополнительно содержит первую программируемую логическую интегральную схему ПЛИС (Spartan 3), первые входы-выходы которой соединены с выходами-входами мезонинов МВА, МВЦ, МВВЦ, МВВА, МИ, генератор, выход которого соединен со входом первой ПЛИС (Spartan 3), энергонезависимое запоминающее устройство ЭНЗУ и датчик температуры, входы-выходы которых соединены со вторыми выходами-входами ПЛИС (Spartan 3), вторую ПЛИС (CPLD), входы-выходы которой соединены с третьими выходами-входами первой ПЛИС (Spartan 3), элементы индикации и элементы управления (кнопки), входы первых и выходы вторых соединены соответственно с выходами и входами второй ПЛИС (CPLD), одноплатный компьютер, первый вход-выход которого соединен с четвертым входом-выходом первой ПЛИС (Spartan 3), мезонины интерфейсные МИ1, входы которых соединены с выходами второй ПЛИС (CPLD), а первый и второй входы-выходы соединены соответственно со вторым входом-выходом одноплатного компьютера (RS232) и первым выходом-входом БАР (RS232/485), третий, четвертый, пятый и шестой входы-выходы одноплатного компьютера соединены соответственно со вторым входом-выходом Ethernet 1, третьим входом-выходом VGA, четвертым входом-выходом Keyboard/Mouse (клавиатура/манипулятор типа «мышь»), пятым входом-выходом USB0, первый и второй флеш-модуль (USB FLASH MODULE), вход-выход которых соединены соответственно с шестым и седьмым входами-выходами USB2 и USB3 одноплатного компьютера, мезонин интерфейсный USB-Ethernet, входы-выходы которого соединены соответственно с восьмым входом-выходом одноплатного компьютера и шестым входом-выходом Ethernet 2 БАР.

2. Блок автоматического регулирования (БАР) по п.1, отличающийся тем, что схема электропитания содержит гнездовой разъем (XS34), подключенный к входам электропитания 24 В и цепям базового адреса, которые соединены с ПЛИС (XC9536XL), преобразователь напряжения 24 В в 5 В, вход которого соединен через гнездовой разъем (XS34) с питанием 24 В, преобразователь напряжения 5 В в 3,3 В, вход которого соединен с выходом преобразователя 24 В в 5 В, преобразователь напряжения 3,3 В в 2,5 В и преобразователь напряжения 3,3 В в 1,2 В, входы которых соединены с выходом преобразователя 5 В в 3,3 В, а выходы всех преобразователей соединены с цепями питания всех элементов блока.

Недостатками прототипа являются

- некоторая усложненность технического решения;

- несколько повышенные массогабаритные параметры;

- ограниченные функциональные возможности.

Сущность изобретения

Известный блок автоматического регулирования малогабаритный (БАР-М) для регулирования давления, расхода, разряжения, уровня, температуры, мощности, концентрации веществ, скорости перемещения или вращения и других параметров, которые могут быть преобразованы в сигналы постоянного тока, содержащий мезонины аналогового ввода и(или) дискретного ввода/вывода, каналы ввода постоянного тока 24 В и типа «сухой контакт» (СК), каналы вывода 24 В постоянного тока и типа «открытый коллектор» (ОК), первые входы и выходы которых подключены к разъему (ХР7), а далее к внешним каналам аналогового ввода, каналам дискретного ввода и каналам дискретного вывода соответственно.

Цель разработки данного изобретения - расширение функциональных характеристик, создание распределенной системы управления с улучшенными эксплуатационными характеристиками, высокой надежности, низкими массогабаритными параметрами, на самой современной элементной базе.

Конкретный состав, типы и количество мезонинов являются гибкой перестраиваемой структурой, и БАР-М дополнительно содержит микроконтроллер, первые входы/выходы которого соединены соответственно со вторыми входами/выходами мезонинов, каналами ввода 24 В постоянного тока («сухой контакт» (СК)), каналами вывода 24 В постоянного тока («открытый коллектор» (ОК)), преобразователь DC/DC, подключенный выходом ко второму входу разъема (ХР7), два трансивера интерфейса RS-485, подключенных первым входом/выходом к микроконтроллеру, а вторым входом/выходом через разъем (ХР7) к внешним каналам интерфейса RS-485, кварцевый резонатор UZ1, соединенный со входами микроконтроллера, элементы индикации, подключенные к выходу микроконтроллера, элементы управления (кнопки) - к входу микроконтроллера, разъем (ХР1) - к входам/выходам JTAG микроконтроллера, а также электропитание через первый и второй фидеры 24 В, подключенные к входам разъема (ХР7) и далее через последовательную цепочку из узла контроля фидеров, преобразователя напряжения 24 В в 5 В, преобразователя напряжения 5 В в 3,3 В к входу 3,3 В микроконтроллера.

Перечень чертежей и иных материалов

На фиг.1 приведена структурная схема блока автоматического регулирования малогабаритного (БАР-М).

На фиг.2 приведена фотография общего внешнего вида БАР-М.

На фиг.3 приведено аксонометрическое изображение БАР-М.

На фиг.4 приведен пример структурной схемы программно-технического комплекса ПТК на базе БАР-М.

Пример реализации изобретения

На фиг.1 обозначены: 1 - микроконтроллер, 2 - элементы индикации, 3 - элементы управления (кнопки), 4 - разъем «ХР1» JTAG, 5 - кварцевый резонатор UZ1, 6 - мезонин, 7 - канал ввода 24 В постоянного тока («сухой контакт» (СК)), 8 - канал вывода 24 В постоянного тока («открытый коллектор» (ОК)), 9 - DC/DC преобразователь, 10 - трансивер RS-485, 11 - преобразователь «D2» напряжения 5 В в 3,3 В, 12 - преобразователь «А1» напряжения 24 В в 5 В, 13 - узел контроля фидеров, 14 - вилка «ХР7», 15 - вход каналов аналогового ввода, 16 - вход каналов дискретного ввода, 17 - выход каналов дискретного вывода, 18 - вход/выход каналов интерфейса RS-485, 19 - вход фидера 24 В.

На фиг.2 дополнительно обозначены: 20 - вилки «А1.ХР1-А6.ХР6», 21 - вилки «С1.ХР1, С2.ХР2».

Описание и работа

Назначение изделия

Наименование изделия - блок автоматического регулирования малогабаритный (БАР-М).

Изделие предназначено для получения аналоговых и дискретных сигналов от датчиков технологического объекта, их обработки и формирования сигналов управления исполнительными механизмами технологического объекта.

Изделие является проектно-компонуемым.

Изделие предназначено для непрерывной круглосуточной работы с учетом работ по техническому обслуживанию.

Климатическое исполнение - УХЛ по 4 ГОСТ 15150-69.

Нормальные климатические условия эксплуатации изделия:

температура окружающего воздуха - плюс (20±5)°С;

относительная влажность - от 30 до 80%;

атмосферное давление - от 84 до 106 кПа (от 630 до 795 мм рт.ст.).

Габаритные размеры изделия - 192×130×21 мм.

Масса изделия - не более 0,3 кг.

Номинальное напряжение питающей сети - 24 В постоянного тока.

Мощность, потребляемая изделием, - не более 10 Вт.

Технические характеристики

Изделие обеспечивает:

а) прием сигналов от датчиков физических величин, имеющих унифицированные дискретные выходные сигналы из номенклатуры, приведенной в таблице 1, преобразование выходных сигналов датчиков физических величин, имеющих унифицированные аналоговые сигналы из номенклатуры, приведенной в таблице 2;

б) формирование унифицированных сигналов управления исполнительными механизмами технологического объекта или формирование сигнала технологической сигнализации в соответствие с таблицей 3;

в) преобразование выходных сигналов датчиков физических величин в именованные величины, использующих унифицированные сигналы, приведенные в таблицах 4 и 5;

г) автоматическое регулирование по дифференциальному, пропорциональному и интегральному законам (ПИД-регулирование). Конкретный алгоритм работы изделия задается проектом. Под проектом понимается совокупность документально оформленных технических решений, определяющих конфигурацию программного обеспечения (ПО), функциональное назначение каналов ввода/вывода изделия;

д) технологическую защиту и блокировки;

е) дистанционное управление;

ж) взаимодействие с другими изделиями по каналам сетевого интерфейса RS-485;

и) контроль состояния фидеров питания с выдачей соответствующей информации по сетевым интерфейсам;

к) управление режимами работы при помощи кнопок, расположенных на панели лицевой;

л) индикацию режимов работы.

Таблица 1 Тип сигнала Рабочий диапазон входного сигнала Примечание дискретный от 0 до плюс 5 В постоянного тока 1 дискретный от 0 до плюс 12 В постоянного тока 1 дискретный от 0 до плюс 24 В постоянного тока 1 дискретный от 0 до плюс 48 В постоянного тока 1 дискретный от 0 до плюс 220 В постоянного тока 1 дискретный типа «сухой контакт» 1 дискретный от 0 до 220 В переменного тока частотой 50 Гц 1 дискретный 24 В постоянного тока 2 дискретный «сухой контакт» (СК) 2 1. Каналы формируются на основе мезонинов цифрового ввода (МВЦ) (до четырех мезонинов). Общее количество каналов - до 12-ти, определяется количеством и типом мезонинов. 2. Каналы постоянно реализованы на БАР-М. Общее количество каналов - шесть, тип конкретного канала - 24 В или СК.

Таблица 2 Тип сигнала Рабочий диапазон входного сигнала аналоговый от 0 до 5 мА аналоговый от 4 до 20 мА аналоговый от 2 до 10 В аналоговый от минус 5 до 5 В аналоговый от 0 до 1 В аналоговый от 0 до 100 мВ аналоговый от минус 50 до 50 мВ аналоговый от минус 20 до 20 мВ аналоговый от 0 до 20 мВ аналоговый от минус 10 до 10 мВ аналоговый от 0 до 50 мВ Примечания 1. Каналы формируются на основе мезонинов аналогового ввода (МВА) (до четырех мезонинов). 2. Общее количество каналов - до четырех, определяется количеством мезонинов.

Таблица 3 Тип сигнала Рабочий диапазон выходного сигнала Примечание дискретный «Открытый коллектор» ОК1 напряжение коммутации 48 В, ток коммутации 1 А 1 дискретный «Открытый коллектор» ОК2 напряжение коммутации 220 В, ток коммутации 0,25 А 1 дискретный «Открытый эмиттер» ОК3 напряжение коммутации 24 В, ток коммутации 1 А 1 дискретный «Открытый коллектор» ОК3 напряжение коммутации 24 В, ток коммутации 1 А 1 дискретный «Реле» напряжение коммутации 220 В, ток 1 А 1 дискретный «Реле» напряжение коммутации 48 В, ток 1 А 1 дискретный 24 В постоянного тока напряжение выхода 24 В, ток выхода 40 мА 1 дискретный 5 В постоянного тока напряжение выхода 5 В, ток выхода 200 мА 1 дискретный «Открытый коллектор» напряжение коммутации 48 В, ток коммутации 250 мА 2 Дискретный 24 В постоянного тока напряжение выхода 24 В, ток выхода 40 мА 2 1. Каналы формируются на основе мезонинов цифрового вывода (МВВЦ) (до четырех мезонинов). Общее количество каналов - до восьми, определяется количеством и типом мезонинов. 2. Каналы постоянно реализованы на БАР-М. Общее количество каналов - два, тип конкретного канала - 24 В или ОК.

Таблица 4 Тип ТС по ГОСТ 6651-2009 Диапазон измеряемых температур, °С (изменений сопротивления ТС, Ом) Pt50 (α=0,00385) от минус 200 до плюс 850 (от 8,62 до 197,58) Pt100 (α=0,00385) от минус 200 до плюс 850 (от 17,24 до 395,16) 50П (α=0,00391) от минус 200 до плюс 850 (от 9,26 до 195,24) 100П (α=0,00391) от минус 200 до плюс 850 (от 18,52 до 390,48) 50M (α=0,00428) от минус 180 до плюс 200 (от 10,265 до 92,8) 100M (α=0,00428) от минус 180 до плюс 200 (от 20,53 до 185,60) 50M (α=0,00426) от минус 50 до плюс 200 (от 39,35 до 92,60) 100M (α=0,00426) от минус 50 до плюс 200 (от 78,70 до 185,20) Примечания 1. Подключаемые датчики - термопреобразователи сопротивления типов ТСП и ТСМ стандартных градуировок в соответствии с ГОСТ 6651 (по трехпроводной и четырехпроводной схеме). 2. Каналы ввода формируются на основе мезонинов аналогового ввода (МВА) (до четырех мезонинов). 3. Общее количество каналов - до четырех, определяется количеством мезонинов.

Таблица 5 Тип термопары по ГОСТР 8.585-2001 Диапазон измеряемых температур, °С Диапазон измеряемых напряжений, мВ ТХК (L) от минус 200 до плюс 600 ±50 мВ ТХК (L) от минус 200 до плюс 140 ±10 мВ ТХК (L) от 0 до плюс 260 0-20 мВ ТХК (L) от 0 до плюс 600 0-50 мВ ТХА (K) от минус 200 до плюс 1200 ±50 мВ ТХА (K) от минус 200 до плюс 200 ±10 мВ ТХА (K) от 0 до плюс 480 0-20 мВ ТХА (K) от 0 до плюс 1200 0-50 мВ ТПП (R) от 0 до плюс 1600 ±20 мВ ТПП (R) от 0 до плюс 1600 0-20 мВ ТПП (S) от 0 до плюс 1600 ±20 мВ ТПП (S) от 0 до плюс 1600 0-20 мВ Примечания 1. Подключаемые датчики - термопары типов ТХК (L), ТХА (K) и ТПП (R, S) в соответствии с ГОСТ Р 8.585-2001. 2. Каналы ввода формируются на основе мезонинов аналогового ввода (МВА) (до четырех мезонинов). 3. Общее количество каналов - до четырех, определяется количеством мезонинов.

По электромагнитной совместимости изделие соответствует группе исполнения III, критерию А по ГОСТ Р 50746-2000, при следующих условиях:

- сеть электропитания изделия должна быть подключена через помехоподавляющий фильтр, обеспечивающий рабочее затухание промышленных электромагнитных помех для частот от 0,1 МГц до 1,0 ГГц не менее 80 дБ;

- сеть электропитания изделия должна быть защищена от импульсных помех, соответствующее устройство защиты от импульсных перенапряжений должно обеспечить остаточное напряжение помех на входе электропитания изделия не более 50 В;

- изделие должно быть установлено в блок монтажный.

Электропитание изделия осуществляется от источника постоянного тока напряжением от 22 В до 26 В по одному или двум независимым фидерам.

Эффективное значение переменной составляющей напряжения электропитания должно быть не более 240 мВ.

Изделие сохраняет внешний вид и работоспособность при воздействии следующих климатических факторов:

- температура окружающего воздуха - от плюс 1 до плюс 40°С;

- относительная влажность воздуха - 80% при плюс 25°С;

- атмосферное давление - от 84,0 до 106,0 кПа (от 630 до 795 мм рт.ст.).

Изделие устойчиво к воздействию вибрации до 25 Гц при амплитуде до 0,1 мм.

Изделие имеет сейсмостойкость в трех пространственных компонентах при землетрясениях в диапазоне частот от 1 до 30 Гц с параметрами, соответствующими 8 баллам на отметке 20 м по шкале MSK-64.

Схемотехническое решение изделия обеспечивает индивидуальную гальваническую развязку каналов интерфейса RS-485 и каналов ввода/вывода. Прочность гальванической изоляции составляет не менее 1000 В между каналами и не менее 1500 В относительно цепей питания при нормальных климатических условиях.

Состав изделия

Состав изделия приведен в таблице 6.

Таблица 6 Наименование составных частей Обозначение Количество, шт. мезонины аналогового ввода (МВА) и/или дискретного ввода/вывода (МВЦ)/(МВВЦ) КСПД.426431.001-(ХХ).(ХХ); 4 КСПД.426431.002-(ХХ).(ХХ); КСПД.426433.001-(ХХ); КСПД.426433.002-(ХХ); КСПД.426433.004-(ХХ); КСПД.426436.001-(ХХ); КСПД.426436.002;

  КСПД.426436.003;   КСПД.426436.004-(ХХ); КСПД.426436.005; КСПД.426437.001 модуль базовый регулятора малогабаритный (МБР-М) КСПД.426439.035(-01) 1

Состав программного обеспечения изделия приведен в таблице 7.

Таблица 7 Обозначение Наименование 643.05749271.00115-01 Программное обеспечение (ПО) блока автоматического регулирования малогабаритного (БАР-М). Метрологически значимая часть 643.05749271.00117-01 Программное обеспечение (ПО) блока автоматического регулирования малогабаритного (БАР-М). Прикладная базовая часть

Устройство и работа изделия

Структурная схема изделия приведена на фиг.1.

Изделие разработано на базе микроконтроллера (МК) «D1».

Каналы аналогового ввода реализованы на основе мезонинов МВА КСПД.426431.001-01 с использованием преобразователя «напряжение-частота» (ПНЧ), осуществляющего преобразование входного аналогового сигнала в дискретный (цифровой). Частота импульсов ПНЧ пропорциональна амплитуде входного аналогового сигнала и измеряется счетчиками частоты МК. Для установки мезонинов МВА КСПД.426431.001-01 используются разъемы «XS2-XS5», «XP3-XP6».

Каналы дискретного ввода/вывода реализованы с помощью компонентов, установленных на плату МБР-М изделия, обеспечивают гальваническую развязку от цепей электропитания, логическая часть подключена к портам МК.

Каналы дискретного ввода/вывода дополнительно могут быть реализованы на основе мезонинов МВЦ КСПД.426433.001, КСПД.426433.002, КСПД.426433.004 и(или) мезонинов МВВЦ КСПД.426436.001 - КСПД.426436.005, КСПД.426437.001. Логическая часть мезонинов подключена к портам МК.

Каналы интерфейса RS-485 реализованы с помощью микросхем трансивера «C1.D1», «C2.D1», обеспечивающих гальваническую развязку и преобразование уровня сигнала. Логическая часть каналов подключена к портам Universal Synchronous and Asynchronous Receiver and Transmitter (USART) МК. Скорость обмена информацией по каналам интерфейса до 1 Мб.

Примечание - В наиболее удаленных концах линии передачи данных по интерфейсу RS-485 должны быть установлены по одному согласующему резистору. При необходимости подключения согласующих резисторов каналов связи, устанавливаются джамперы на вилки «С1.ХР1» для первого канала RS-485 и «С2.ХР1» для второго канала или соединяются контакты «А2-С1» вилки «ХР7» для первого канала и «А6-С5» вилки «ХР7» для второго канала.

Кварцевый резонатор «UZ1» задает тактовую частоту МК.

Для обеспечения электропитания МК и других узлов изделия используются преобразователи напряжения 5 В и 3,3 В. Гальваническая развязка и преобразование напряжения 24 В в 5 В осуществляется DC/DC преобразователем «А1», преобразование напряжения 5 В в 3,3 В осуществляется линейным стабилизатором «D2».

Контроль наличия напряжения электропитания по двум фидерам обеспечивают узлы контроля фидеров, выполненные на основе двухканального оптоэлемента «VE1». Гальванически развязанные от цепей электропитания логические сигналы контроля фидеров поступают на порты МК.

Запитку нормирующих преобразователей (НП) обеспечивают узлы запитки, выполненные на основе DC/DC преобразователей «D1.A1»-«D4.A1», имеющих на выходе напряжение 24 В постоянного тока и ток до 40 мА.

Доступ к программному обеспечению при программировании и отладке микроконтроллера МК осуществляется через интерфейс JTAG с помощью разъема «ХР1». В процессе эксплуатации не используется. Назначение контактов вилки «ХР1» приведено в таблице 8.

Таблица 8 Контакт «XP1» Назначение контакта Контакт «ХР1» Назначение контакта 1 +3,3 В 11 R GND 2 +3,3 В 12 GND 3 TRST 13 TDO 4 GND 14 GND 5 TDI 15 R NRST 6 GND 16 GND 7 TMS 17 R GND 8 GND 18 GND 9 TCK 19 R GND 10 GND 20 GND

Вилка «XP7» предназначена для подключения каналов ввода/вывода, каналов интерфейса RS-485 и подключения цепей питания изделия. Назначение контактов вилки «XP7» приведено в таблице 9.

Таблица 9 Контакт «XP7» Назначение контакта Контакт«XP7» Назначение контакта A4 Мезонин «1» ввода/вывода аналоговый/дискретный А25 Ввод «сухой контакт»/24 В-5+ C4 С23 Ввод «сухой контакт»/24 В-5- С3 С25 Ввод «сухой контакт»/24 В-6+ A3 С24 Ввод «сухой контакт»/24 В-6- A8 Мезонин «2» ввода/вывода аналоговый/дискретный С2 RS485-1 А C8 С1 RS485-1 В C7 А1 RS485-1 Z A7 А2 RS485-1 R C10 Мезонин «3» ввода/вывода аналоговый/дискретный С6 RS485-2 А A10 А6 RS485-2 В C9 А5 RS485-2 Z A9 С5 RS485-2 R C12 Мезонин «4» ввода/вывода аналоговый/дискретный А14 Вывод «открытый коллектор»-1+ А12 А13 Общий вывод-1 C11 С13 Вывод 24 В-1- A11 С17 Вывод «открытый коллектор»-2+ А19 Ввод «сухой контакт»/24 В-1+ С16 Общий вывод-2 С18 Ввод «сухой контакт»/24 В-1- С15 Вывод 24 В-2- С20 Ввод «сухой контакт»/24 В-2+ С28, С29 Запитка 24 В+ С19 Ввод «сухой контакт»/24 В-2- С26, С27 Запитка 24 В- С21 Ввод «сухой контакт»/24 В-3+ А30, С30 Питание+24 В А21 Ввод «сухой контакт»/24 В-3- А31, А32 Питание -24 В Фидер 1 А23 Ввод «сухой контакт»/24 В-4+ С31, С32 Питание -24 В Фидер 2 С22 Ввод «сухой контакт»/24 В-4- - - Примечания 1. Функциональное назначение контактов мезонинов 1-4 определяется типом мезонинов, в зависимости от проекта. 2. Выбор типа канала дискретного ввода СК или 24 В осуществляется установкой джамперов на контакты разъема «А1.ХР1»-«А6.ХР1» в соответствующее положение: 1-2 - выбран тип канала ввода СК, 2-3 - выбран тип канала ввода 24 В. 3. На каналах дискретного вывода в каналах ОК и 24 В используется общий вывод. В канале вывода ОК используется как «-», в канале вывода 24 В используется как «+».

Светодиоды «HL1, HL2», расположенные на панели лицевой, обеспечивают индикацию режимов работы изделия.

Индикаторы L, R, P, M «HL1, HL2» (фиг.3) имеют три цвета свечения - красный, зеленый и оранжевый. Назначение индикаторов, выбор цвета и частоты их переключения определяются требованиями проекта.

Светодиод «HL3» обеспечивает индикацию наличия напряжения электропитания.

Назначение индикаторов F1 и F2 (фиг.3) «HL3» приведено в таблице 10.

Таблица 10 Индикатор Назначение Возможные состояние F1 индикация наличия питания фидера 1 зеленое свечение - наличие питания по фидеру 1 отсутствие свечения - отсутствие питания по фидеру 1 F2 индикация наличия питания фидера 2 зеленое свечение - наличие питания по фидеру 2 отсутствие свечения - отсутствие питания по фидеру 1

Описание составных частей изделия

Мезонин МВА КСПД.426431.002-(ХХ).(ХХ), где XX - вариант исполнения, обеспечивает прием и предварительную обработку унифицированных аналоговых сигналов постоянного тока и преобразование полученных сигналов в цифровую форму. Величина входного сигнала напряжения для вариантов исполнения мезонинов МВА КСПД.426431.001 приведена в таблице 11.

Мезонин МВА КСПД.426431.002-(ХХ), где XX - вариант исполнения, обеспечивает прием и предварительную обработку сигнала от термометра сопротивления и преобразование полученных сигналов в цифровую форму. Тип термометра сопротивления для вариантов исполнения мезонинов МВА КСПД.426431.002 приведен в таблице 11.

Таблица 11 Вариант исполнения мезонина МВА Назначение мезонина МВА КСПД.426431.001 Ввод сигнала постоянного тока 0-5 мА КСПД.426431.001-01 Ввод сигнала постоянного тока 4-20 мА КСПД.426431.001-01.01 Ввод сигналов постоянного тока 0-5/4-20 мА (возможно использование только диапазона 4-20 мА) КСПД.426431.001-01.02 Ввод сигнала постоянного тока 4-20 мА. Имеет источник напряжения 24 В постоянного тока для запитки внешнего датчика КСПД.426431.001-02 Ввод сигнала напряжения 0-100 мВ постоянного тока КСПД.426431.001-03 Ввод сигнала напряжения 0-1 В постоянного тока КСПД.426431.001-04 Ввод сигнала напряжения 2-10 В постоянного тока КСПД.426431.001-05 Ввод сигнала напряжения ±20 мВ постоянного тока КСПД.426431.001-06 Ввод сигнала напряжения ±50 мВ постоянного тока КСПД.426431.001-07 Ввод сигнала напряжения ±5 В постоянного тока КСПД.426431.001-08 Ввод сигнала напряжения 0-20 мВ постоянного тока КСПД.426431.001-09 Ввод сигнала напряжения ±10 мВ постоянного тока КСПД.426431.001-10 Ввод сигнала напряжения 0-50 мВ постоянного тока КСПД.426431.002 Ввод сигнала от термопреобразователя сопротивления платинового 50П (ТСП) по четырехпроводной схеме КСПД.426431.002-01 Ввод сигнала от термопреобразователя сопротивления медного 50М (ТСМ) по четырехпроводной схеме КСПД.426431.002-02 Ввод сигнала от термопреобразователя сопротивления платинового 100П (ТСП) по четырехпроводной схеме КСПД.426431.002-03 Ввод сигнала от термопреобразователя сопротивления медного 100М (ТСМ) по четырехпроводной схеме КСПД.426431.002-04 Ввод сигнала от термопреобразователя сопротивления платинового 50П (ТСП) по трехпроводной схеме КСПД.426431.002-04.01 Ввод сигнала от термометра сопротивления медного 50П (ТСП) по трехпроводной схеме с пониженным током запитки КСПД.426431.002-05 Ввод сигнала от термопреобразователя сопротивления медного 50М (ТСМ) по трехпроводной схеме КСПД.426431.002-05.01 Ввод сигнала от термометра сопротивления медного 50М (ТСМ) по трехпроводной схеме с пониженным током запитки КСПД.426431.002-06 Ввод сигнала от термопреобразователя сопротивления платинового 100П (ТСП) по трехпроводной схеме КСПД.426431.002-07 Ввод сигнала от термопреобразователя сопротивления медного 100М (ТСМ) по трехпроводной схеме

Характеристики входных аналоговых каналов приведены в таблицах 12-14.

Таблица 12 Наименование параметра Значение параметра Примечание входное сопротивление, Ом (200±10) КСПД.426431.001 входное сопротивление, Ом (50±2,5) КСПД.426431.001-01, КСПД.426431.001-01.01, КСПД.426431.001-01.02 входное сопротивление, МОм (1±0,005) от КСПД.426431.001-02 до КСПД.426431.001-10, от КСПД.426431.002 до КСПД.426431.002-07 ток запитки, мА (5±0,5) КСПД.426431.002, КСПД.426431.002-03, КСПД.426431.002-04, КСПД.426431.002-07 ток запитки, мА (2±0,2) КСПД.426431.002-02, КСПД.426431.002-06 ток запитки, мА (10±1) КСПД.426431.002-01, КСПД.426431.002-05 ток запитки, мА (1±0,1) КСПД.426431.002-04.01, КСПД.426431.002-05.01 пределы основной приведенной погрешности преобразования, % ±0,1   пределы основной приведенной погрешности преобразования, %/10°С ±0,05   Ослабление помех на частоте 50 Гц:     - общего вида, дБ, не менее; 90   - нормального вида, дБ, не менее 100  

Таблица 13 Тип ТС по ГОСТ 6651-2009 Диапазон измеряемых температур, °С (изменений сопротивления ТС, Ом) Входной диапазон изменений сопротивления, Ом Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности (Δ₀), °С Пределы дополнительной абсолютной температурной погрешности, °С/10°С Pt50 (α=0,00385) от минус 200 до плюс 850 от 8,62 до 197,58) от 0 до 240 ±1,3 (от минус 200 до 0°С вкл.) 0,5×Δ₀ ±1,6 (от 0 до плюс 550°С вкл.) ±1,9 (от плюс 550 до плюс 850°С) Pt100 (α=0,00385) от минус 200 до плюс 850 от 17,24 до 395,16) от 0 до 500 ±1,3 (от минус 200 до 0°С вкл.) ±1,6 (от 0 до плюс 550°С вкл.) ±1,9 (от плюс 550 до плюс 850°С) 50П (α=0,00391) от минус 200 до плюс 850 от 9,26 до 195,24) от 0 до 240 ±1,3 (от минус 200 до 0°С вкл.) ±1,6 (от 0 до плюс 550°С вкл.) ±1,9 (от плюс 550 до плюс 850°С) 100П (α=0,00391) от минус 200 до плюс 850 (от 18,52 до 390,48) от 0 до 500 ±1,3 (от минус 200 до 0°С вкл.) 0,5×Δ₀ ±1,6 (от 0 до плюс 550°С вкл.) ±1,9 (от плюс 550 до плюс 850°С) 50М (α=0,00428) от минус 180 до плюс 200 (от 10,265 до 92,8) от 0 до 100 ±0,5 100М (α=0,00428) от минус 180 до плюс 200 (от 20,53 до 185,60) от 0 до 200 ±0,5 50М (α=0,00426) от минус 50 до плюс 200 (от 39,35 до 92,60) от 0 до 100 ±0,5 100М (α=0,00426) от минус 50 до плюс 200 (от 78,70 до 185,20) от 0 до 200 ±0,5

Таблица 14 Тип термопары по ГОСТР8.585 Диапазон измеряемых температур, °С Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности (Δ₀), °С Пределы дополнительной абсолютной температурной погрешности, °С/10°С ТХК (L) (±50 мВ) от минус 200 до плюс 600 ±3,7 (от минус 200 до минус 100°С вкл.) 0,5×Δ₀ ±2,0 (от минус 100 до плюс 250°С вкл.) ±1,2 (от плюс 250 до плюс 600°С) ТХК (L) (±10 мВ) от минус 200 до плюс 140 ±0,8 (от минус 200 до минус 100°С вкл.) ±0,4 (от минус 100 до плюс 140°С) ТХК (L) от 0 до плюс 260 ±0,3

Тип термопары по ГОСТР 8.585 Диапазон измеряемых температур, °С Пределы допускаемой основной абсолютной погрешности (Δ₀), °С Пределы дополнительной абсолютной температурной погрешности, °С/10°С (0-20 мВ)       ТХК (L) (0-50 мВ) от 0 до плюс 600 ±0,8 ТХА (K) (±50 мВ) от минус 200 до плюс 1200 ±6,3 (от минус 200 до минус 50°С вкл.) ±3,0 (от минус 50 до плюс 1200°С) ТХА (K) (±10 мВ) от минус 200 до плюс 200 ±1,3 (от минус 200 до минус 50°С вкл.) ±0,6 (от минус 50 до плюс 200°С) ТХА (K) (0-20 мВ) от 0 до плюс 480 ±0,5 ТХА (K) (0-50 мВ) от 0 до плюс 1200 ±1,4 ТПП (R) (±20 мВ) от 0 до плюс 1600 ±8,0 (от 0 до плюс 250°С вкл.) ±4,0 (от плюс 250 до плюс 1200°С вкл.) ±3,0 (от плюс 1200 до плюс 1600°С) ТПП (R) (0-20 мВ) от 0 до плюс 1600 ±4,0 (от 0 до плюс 250°С вкл.) ±2,0 (от плюс 250 до плюс 1200°С вкл.) ±1,5 (от плюс 1200 до плюс 1600°С) ТПП (S) (±20 мВ) от 0 до плюс 1600 ±8,0 (от 0 до плюс 250°С вкл.) ±5,0 (от плюс 250 до плюс 1000°С вкл.) ±4,0 (от плюс 1000 до плюс 1600°С) ТПП (S) (0-20 мВ) от 0 до плюс 1600 ±4,0 (от 0 до плюс 250°С вкл.) ±2,5 (от плюс 250 до плюс 1000°С вкл.) ±2,0 (от плюс 1000 до плюс 1600°С)

Мезонины МВЦ КСПД.426433.001-(ХХ).(ХХ), КСПД.426433.004-(ХХ), где XX-вариант исполнения, обеспечивают прием унифицированных дискретных сигналов постоянного, переменного токов, типа «сухой контакт» и преобразование полученных сигналов в цифровую форму. Величина входного сигнала для вариантов исполнения мезонинов МВЦ КСПД.426433.001, КСПД.426433.004 приведена в таблице 15.

Таблица 15 Вариант исполнения мезонина МВЦ Назначение мезонина МВЦ КСПД.426433.001 Ввод двух сигналов 0-5 В постоянного тока. КСПД.426433.001-01 Ввод двух сигналов 0-12 В постоянного тока. КСПД.426433.001-02 Ввод двух сигналов 0-24 В постоянного тока. КСПД.426433.001-02.01 Ввод двух сигналов 0-24 В постоянного тока с пониженным входным током. КСПД.426433.001-03 Ввод двух сигналов 0-48 В постоянного тока. КСПД.426433.001-04 Ввод двух сигналов 0-220 В постоянного тока. КСПД.426433.001-05 Ввод двух сигналов 0-220 В переменного тока частотой 50 Гц. КСПД.426433.001-06 Ввод двух сигналов типа «сухой контакт». КСПД.426433.001-07 Ввод трех сигналов типа «сухой контакт». КСПД.426433.001-08 Ввод трех сигналов типа «сухой контакт» с контролем обрыва и короткого замыкания шлейфа. КСПД.426433.002 Ввод двухфазного импульсного сигнала 0-5 В постоянного тока. КСПД.426433.002-01 Ввод двухфазного импульсного сигнала 0-12 В постоянного тока. КСПД.426433.002-02 Ввод двухфазного импульсного сигнала 0-24 В постоянного тока. КСПД.426433.002-03 Ввод двух импульсных сигналов уровня TTL. КСПД.426433.004 Ввод трех сигналов 0-5 В постоянного тока. КСПД.426433.004-01 Ввод трех сигналов 0-12 В постоянного тока. КСПД.426433.004-02 Ввод трех сигналов 0-24 В постоянного тока. КСПД.426433.004-03 Ввод трех сигналов 0-48 В постоянного тока. КСПД.426433.004-04 Ввод трех сигналов 0-220 В постоянного тока. КСПД.426433.004-05 Ввод трех сигналов 0-220 В переменного тока частотой 50 Гц. КСПД.426433.004-06 Ввод трех сигналов типа «сухой контакт». КСПД.426437.001 Ввод двух сигналов 0-24 В постоянного тока.

Мезонины МВЦ КСПД.426433.002-(ХХ), где XX - вариант исполнения, обеспечивают прием унифицированных импульсных дискретных сигналов постоянного тока и преобразование полученных сигналов в цифровую форму. Величина входного сигнала для вариантов исполнения мезонинов МВЦ КСПД.426433.002 приведена в таблице 15.

Мезонины МВВЦ КСПД.426436.001-(ХХ), где XX - вариант исполнения, обеспечивают формирование дискретных сигналов типа «открытый коллектор». Величина выходного сигнала для вариантов исполнения мезонинов МВВЦ КСПД.426436.001 приведена в таблице 16.

Таблица 16 Вариант исполнения мезонина МВВЦ Назначение мезонина МВВЦ КСПД.426436.001 Два сигнала типа «открытый коллектор». Напряжение коммутации 48 В постоянного тока, ток коммутации 1 А. КСПД.426436.001-01 Два сигнала типа «открытый коллектор». Напряжение коммутации 220 В постоянного тока, ток коммутации 0,25 А. КСПД.426436.002 Два сигнала типа «Реле». Напряжение коммутации 220 В, ток коммутации 1 А, включение логическим нулем. КСПД.426436.002-01 Два сигнала типа «Реле». Напряжение коммутации 220 В, ток коммутации 1 А, включение логической единицей. КСПД.426436.003 Два сигнала в виде напряжения постоянного тока. Напряжение коммутации 24 В, ток коммутации 40 мА.

КСПД.426436.003-01 Два сигнала в виде напряжения постоянного тока. Напряжение коммутации 5 В, ток коммутации 40 мА. КСПД.426436.004 Два сигнала типа «открытый эмиттер». Напряжение коммутации 24 В постоянного тока, ток коммутации 1 А, включение логическим нулем. КСПД.426436.004-01 Два сигнала типа «открытый коллектор». Напряжение коммутации 24 В постоянного тока, ток коммутации 1 А, включение логическим нулем. КСПД.426436.004-02 Два сигнала типа «открытый эмиттер». Напряжение коммутации 24 В постоянного тока, ток коммутации 1 А, включение логической единицей. КСПД.426436.004-03 Два сигнала типа «открытый коллектор». Напряжение коммутации 24 В постоянного тока, ток коммутации 1 А, включение логической единицей. КСПД.426436.004-04 Два сигнала типа «открытый эмиттер» с контролем исправности силовых ключей. Напряжение коммутации 24 В постоянного тока, ток коммутации 1 А, включение логическим нулем. КСПД.426436.005 Два сигнала типа «Реле». Напряжение коммутации 48 В, ток коммутации 1 А. КСПД.426437.001 Один сигнал типа «открытый коллектор». Напряжение коммутации 24 В постоянного тока, ток коммутации 0,25 А.

Мезонины МВВЦ КСПД.426436.002-(ХХ), КСПД.426436.005, где XX - вариант исполнения, обеспечивают выдачу дискретных сигналов типа «реле». Величина выходного сигнала для вариантов исполнения мезонинов МВВЦ КСПД.426436.002, КСПД.426436.005 приведена в таблице 16.

Мезонины МВВЦ КСПД.426436.003-(ХХ), где XX - вариант исполнения, обеспечивают выдачу дискретных сигналов в виде напряжения постоянного тока. Величина выходного сигнала для вариантов исполнения мезонинов МВВЦ КСПД.426436.002 приведена в таблице 16.

Мезонины МВВЦ КСПД.426436.004-(ХХ), где XX - вариант исполнения, обеспечивают выдачу дискретных сигналов типа «открытый коллектор» и «открытый эмиттер». Величина выходного сигнала для вариантов исполнения мезонинов МВВЦ КСПД.426436.004 приведена в таблице 16.

Мезонины позиционирования (МПоз.) КСПД.426437.001 обеспечивают прием и выдачу дискретных сигналов в виде напряжения постоянного тока. Величина выходного сигнала для мезонинов МВВЦ КСПД.426436.004 приведена в таблицах 15 и 16.

МБР-М КСПД.426439.035 обеспечивает установку до четырех мезонинов (в любом сочетании) для связи с датчиками и исполнительными устройствами. Обеспечивает запитку датчиков напряжением 24 В.

МБР-М КСПД.426439.035-01 обеспечивает установку до четырех мезонинов (в любом сочетании) для связи с датчиками и исполнительными устройствами.

На МБР-М постоянно реализованы каналы дискретного ввода (24 В постоянного тока или СК) и дискретного вывода (24 В постоянного тока или ОК).

МБР-М обеспечивает аппаратную реализацию двух каналов интерфейса RS-485.

Описание составных частей ПО изделия

Метрологически значимая часть программного обеспечения (ПО) обеспечивает выполнение следующих функций:

- прием данных по каналам аналогового ввода в условных единицах;

- перерасчет полученных данных в единицы физических величин («мА», «В», «Ом», «°С» и пр.);

- передача результатов измерения по сетевому интерфейсу RS-485 в сопрягаемые с изделием устройства.

Прикладная базовая часть обеспечивает:

- конфигурирование алгоритма работы изделия с помощью средств стенда настройки и диагностики блоков автоматического регулирования малогабаритных (БАР-М) КСПД.441461.040 (стенд), в соответствие с документом «Стенд настройки и диагностики блоков автоматического регулирования малогабаритных (БАР-М). Руководство по эксплуатации КСПД.441461.040РЭ»;

- установку параметров функционирования изделия;

- проведение градуировки и калибровки (при наличии одного или нескольких каналов аналогового ввода/вывода);

- поддержку аппаратных средств изделия (индикаторы, кнопки, таймеры, каналы дискретного и аналогового ввода/вывода, каналы сетевого взаимодействия);

- функционирование в соответствии с записанными конфигурационными данными алгоритма работы изделия и установленными параметрами его функционирования;

- сетевое взаимодействие по интерфейсу RS-485 со скоростью 1 Мбит/с.

Промышленная применимость

Данное изобретение промышленно реализуемо, обладает более улучшенными качественными характеристиками, расширенными функциональными возможностями, выполнено на современной элементной базе, лучшими массогабаритными параметрами, приспособлено к эксплуатации в жестких условиях, обладает повышенной надежностью и живучестью.

Данное изобретение относится к области вычислительной техники, а именно к автоматизированным системам управления технологическими процессами объектов промышленности и энергетики, в том числе энергоблоков атомных электростанций, функциональным элементам таких систем, контроля и безопасности их работы. Технический результат - создание распределенной системы управления с улучшенными эксплуатационными характеристиками, высокой надежности, низкими массогабаритными параметрами, на самой современной элементной базе. Блок является функционально законченным устройством и предназначен для приема аналоговых и дискретных сигналов от датчиков технологического объекта, их обработки, передачи информации о результатах измерения и других параметров о текущем состоянии по каналам сетевого интерфейса RS-485 и формирования сигналов управления исполнительными механизмами технологического объекта по установленному алгоритму управления. Блок содержит мезонины аналогового и(или) дискретного ввода/вывода, каналы ввода/вывода 24 В постоянного тока и типа «сухой контакт» (СК), каналы типа «открытый коллектор» (ОК), разъем (ХР7), микроконтроллер, преобразователь DC/DC, два трансивера интерфейса RS-485, кварцевый резонатор UZ1, элементы индикации, элементы управления (кнопки), фидеры 24 В. 4 ил., 16 табл.

Блок автоматического регулирования малогабаритный (БАР-М) для регулирования давления, расхода, разряжения, уровня, температуры, мощности, концентрации веществ, скорости перемещения или вращения и других параметров, которые могут быть преобразованы в сигналы постоянного тока, содержащий мезонины аналогового ввода и(или) дискретного ввода/вывода, каналы ввода 24 В постоянного тока и типа «сухой контакт» (СК), каналы вывода 24 В постоянного тока и типа «открытый коллектор» (ОК), первые входы и выходы которых подключены к разъему (ХР7), а далее к внешним каналам аналогового ввода, каналам дискретного ввода и каналам дискретного вывода соответственно, отличающийся тем, что конкретный состав, типы и количество мезонинов являются гибкой перестраиваемой структурой, и БАР-М дополнительно содержит микроконтроллер, первые входы/выходы которого соединены соответственно со вторыми входами/выходами мезонинов, каналами ввода 24 В постоянного тока («сухой контакт» (СК)), каналами вывода 24 В постоянного тока («открытый коллектор» (ОК)), преобразователь DC/DC, подключенный выходом ко второму входу разъема (ХР7), два трансивера интерфейса RS-485, подключенных первым входом/выходом к микроконтроллеру, а вторым входом/выходом через разъем (ХР7) к внешнему интерфейсу RS-485, кварцевый резонатор UZ1, соединенный с входами микроконтроллера, элементы индикации, подключенные к выходу микроконтроллера, элементы управления (кнопки) - к входу микроконтроллера, разъем (ХР1) - к входам/выходам JTAG микроконтроллера, а также электропитание через первый и второй фидеры 24 В, подключенные к входам разъема (ХР7) и далее через последовательную цепочку из узла контроля фидеров, преобразователя напряжения 24 В в 5 В, преобразователя напряжения 5 В в 3,3 В к входу 3,3 В микроконтроллера.