Файл: Проектирование.docx

Промышленные компьютеры имеют большие отличия от офисных компьютеров. К промышленным РС предъявляют совершенно другие требования: сетевые возможности, вибростойкость, ударопрочность, пыле-влагонепроницаемость, диапазон рабочих температур, габариты, позволяющие их монтировать в стандартные стойки или встраивать в технологическое оборудование. Иногда требуется искро- и взрывобезопасность, стойкость к радиационным и магнитным молям. От промышленных компьютеров редко требуется большая мощь вычислений, они вполне могут обходиться и 386 и 486 процессорами. Главной их чертой является устойчивость к воздействию внешней среды, которая достигается различными способами.

Для защиты плат РС от ударов и вибрации применяются прочные шасси и корпуса, сами платы размещают на виброударостойкой подвеске и закрепляют защитными скобами.

Для борьбы с пылью создают внутри корпуса избыточное давление очищенного воздуха, а всасывающие вентиляторы снабжаются сменными фильтрами.

Еще одной особенностью промышленных РС является отсутствие материнской платы. Процессорная плата наравне с периферийными вставляется в стандартный слот на объединительной пассивной кросс-плате. Такое решение было принято в целях ускорения ремонта, модульная конструкция позволяет производить замену плат за 5 - 10 минут. Для повышения надежности в компьютеры дополнительно установлен сторожевой таймер в задачу которого входит перезапуск системы через несколько минут в случае зависания программы путем генерации сигнала RESET или IRQ15. также прибегают к хранению параметров SETUP в энергонезависимой памяти. Вместо винчестера может быть использован твердотельный эмулятор дискового накопителя на базе флэш-ПЗУ, который полностью эмулирует работу винчестера, но при этом в нем нет механических частей, что позволяет использовать его в условиях вибрационных и ударных нагрузок. Промышленные компьютеры имеют упрочненные металлические корпуса.

Индустриальные IBM PC совместимые системы на нашем рынке представляются в основном фирмами Advantech, Octagon Systems. ICP, Intecolor и другие. Для осуществления поставленной задачи в дипломном проекте решено укомплектовать систему промышленным панельным компьютером фирмы «Advantech» IPPC-950/920 с 15” TFT ЖК-дисплеем.

IРРC-950/920 - мощный высокоинтегрированный мультимедийный IBM PC совместимый панельный компьютер для решения самого широкого круга задач в области построения интерфейсов <человек-машина> (HMI) в промышленности и на транспорте, в самых неблагоприятных условиях внешней среды (степень защиты передней панели - IP65, металлический корпус). Оснащение компьютера включает процессор Pentium MMXT, плоский цветной дисплей с разрешением 1024x728 или 800x600 точек (сенсорный экран - по заказу), НГМД, НЖМД, привод CD-ROM, 4 последовательных порта, 2 порта USB, контроллер Ethernet 100/10 Мбит, а модульная конструкция обеспечивает максимальную гибкость использования.

---

· Конструкция: корпус из нержавеющей стали с алюминиевой передней панелью;

· 2 вентилятора для охлаждения;

· Дисплей: цветной TFT с диагональю 15" и разрешением 1024x768 (IPPC-950) или с диагональю 12,1" и разрешением 800x600 (IPPC-920) точек;

· Процессор: до Pentium MMXT 233 МГц;

· Память ОЗУ: до 128 Мбайт (SDRAM);

· НЖМД: 1 место для 2,5" НЖМД;

· НГМД: 1 НГМД 1,44 Мбайт;

· CD-ROM: 24-скоростной;

· Контроллер Ethernet: NE2000 совместимый, 10/100Base-T;

· Порты ввода-вывода: 1 универсальный параллельный порт; порты для подключения клавиатуры и мыши (PS/2); 4 последовательных порта: три - RS-232, один - RS-232/422/485;

· 2 порта USB;

· Место для установки одной платы с шиной ISA/PCI;

· Габаритные размеры: 402x302x105 мм

· Масса 8,5 кг.

Промышленный компьютер фирмы «Advantech» рассчитан на постоянную круглосуточную работу и имеет среднее время наработки на отказ 50000 часов.
.2 Выбор датчиков
5.2.1 Датчики давления Метран-22

Датчики давления серии «Метран-22» предназначены для работы в системах автоматического контроля, регулирования и управления технологическими процессами и обеспечивают непрерывное преобразование значения измеряемого параметра - давления избыточного (ДИ), абсолютного (ДА), разряжения (ДВ), давления-разряжения (ДИВ), разности давлений (ДД) нейтральных и агрессивных сред в унифицированный токовый выходной сигнал дистанционной передачи.

Преобразователи «Метран-22-ДД» могут использоваться в устройствах предназначенных для преобразования значений уровня жидкости, расхода жидкости или газа в унифицированный токовый выходной сигнал.

Преобразователи предназначены для работы с вторичной регистрирующей и показывающей аппаратурой, регуляторами и другими устройствами автоматики, машинами централизованного контроля и системами управления, работающими от стандартного выходного сигнала 0-5 или 4-20 мА (преобразователи промышленного исполнения) постоянного тока.

По устойчивости к климатическим воздействиям датчики в зависимости от исполнения соответствуют виду климатического исполнения УХЛ категории размещения 3.1 по ГОСТ 15150 (группе исполнения В4 по ГОСТ 12997) для датчиков с аналоговым электронным преобразователем (АП) для работы при температуре от +5 до +50ºС или от +1 до +80ºС.
Таблица 5.1

Основные технические параметры и характеристики

Тип датчика	Модель	Верхний предел измерений по ГОСТ 22520	Предел допускаемой основной погрешности, %
Метран-22-ДИ	2161	16 МПа	0,2; 0,25; 0,5
Метран-22-ДД	2410 2444 2444	1 кПа 160 кПа 250 кПа	0,25; 0,5 0,25; 0,5 0,25; 0,5

---

Каждый преобразователь имеет устройства, позволяющие устанавливать значение выходного сигнала, соответствующее нижнему предельному значению измеряемого параметра (корректор «нуля») и верхнему предельному значению измеряемого параметра (корректор «диапазона») и может быть настроен на любой верхний предел измерения, указанный в паспорте.

Электрическое питание датчиков осуществляется от источников постоянного тока напряжением 36 В. Источник питания должен удовлетворять следующим требованиям: сопротивление не менее 40 Мом, выдерживать испытательное напряжение при проверке электрической прочности изоляции 1,5 кВ. Пульсация выходного напряжения не должна превышать 0,5%, от номинального значения выходного напряжения, при частоте гармонических составляющих, не превышающей 500 Гц.

Нагрузочное сопротивление от 0,2 до 2,5 кОм для преобразователей с выходным сигналом 0-5, 5-0 мА; от 0,1 до 1,05 кОм для преобразователей с выходным сигналом 4-20, 20-4, 0-20, 20-0 мА при напряжении питания 36 В.

Потребляемая мощность преобразователя при напряжении питания 36 В не более: 0,5 Вт для преобразователя с выходным сигналом 0-5, 5-0 мА; 0,8 Вт для датчиков с выходным сигналом 4-20, 20-4 мА, 1,2 Вт для датчиков с выходным сигналом 0-20, 20-0 мА.

Преобразователи предназначены для работы при атмосферном давлении от 84,0 до 106,7 кПа и соответствуют группе исполнения Р1 по ГОСТ 12997. Степень защиты преобразователей от воздействия воды и пыли IP65 по ГОСТ 14254.

По устойчивости к механическим воздействиям датчики соответствуют виброустойчивому исполнению по ГОСТ 12997: N4 (от 0,4 до 100 Мпа), N3 (от 2,5 до 250 кПа), L3 (для датчиков с верхним пределом измерений менее 2,5 кПа). Допускаемое направление вибрации - вдоль вертикальной оси датчика, установленного в рабочем положении.

Средний срок службы датчика 12 лет. Средняя наработка датчиков на отказ 100 000 часов. Межповерочный интервал - 2 года, методика поверки - в соответствии с МИ 1997 г.

Характеристика выходного сигнала - линейно-возрастающая или линейно-убывающая. Преобразователи относятся к восстанавливаемым, ремонтируемым, однофункциональным изделиям.

Устройство и работа датчика

Датчик давления состоит из преобразователя давления - измерительного блока (ИБ) и электронного преобразователя (ЭП).

При измерении избыточного давления, абсолютного давления, давления - разряжения датчиками Метран-22 (ДИ, ДА, ДИВ) давление рабочей среды подается в камеру «+», при этом камера «-» сообщается с атмосферой. При измерении разряжения (ДВ) убывающее давление перемещает мембрану в сторону, противоположную от избыточного давления.

---

При измерении разности давлений (ДД) положительное и отрицательное давления подаются в камеры « + » и « - » соответственно.

Давление (разность давлений) рабочей среды воздействует на мембраны (мембраны соединены между собой центральным штоком, который связан с концом рычага тензопреобразователя) и через жидкость воздействует на мембрану тензопреобразователя.

Чувствительный элемент - пластина монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя. Тензорезисторы соединены в мостовую схему. Деформация измерительной мембраны (деформация мембраны тензопреобразователя) приводит к пропорциональному изменению сопротивления тензорезисторов и рабалансумостовой схемы. Электрический сигнал с выхода мостовой схемы датчиков с АП поступает в электронный блок, где преобразуется в унифицированный токовый сигнал.

Монтаж датчиков на объекте следует производить в соответствии с инструкцией по эксплуатации. При монтаже датчиков на объекте соединительные трубки от места отбора давления к датчику должны быть проложены по кратчайшему расстоянию. В случаях, когда температура рабочей среды выше предельно допускаемой температуры окружающего воздуха, датчик устанавливается на соединительной линии, длина которой не менее 0,5 м, но не более 15 м. Масса датчиков от 1 до 10,4 кг в зависимости от модели.
5.2.2 Термопреобразователь ТСПУ-205

Термопреобразователи предназначены для преобразования температуры жидких и газообразных веществ в унифицированный токовый выходной сигнал, состоит из первичного преобразователя и измерительного преобразователя. В качестве первичных преобразователей используется термопреобразователь сопротивления с НСХ-100П. Измерительный преобразователь представляет собой печатную плату диаметром 43 мм, залитую с двух сторон компаундом, на которой размещены элементы электронной схемы.

Измерительный преобразователь преобразует сигнал, поступающий с выхода первичного преобразователя в унифицированный токовых выходной сигнал. ТСПУ-205 измеряет температуру от 0 до 500^оС; предел допускаемой основной приведенной погрешности, выраженной в процентах, равен 0,5; длина погружной монтажной части 160 мм; предельное рабочее избыточное давление 25 Мпа; выходной унифицированный сигнал в пределах от 4 до 20 мА; прибор периодической государственной поверки; показатель тепловой инерции не более 10 секунд; масса прибора не более 300г.

---

Схема подключения двухпроводная, сопротивление нагрузки цепи до 1000 Ом. Прибор соответствует техническим условиям эксплуатации ТУ 4227-003-1328299795.

Термопреобразователи ТСПУ-205Ех имеют особо взрывобезопасный уровень взрывозащиты соответствующий ГОСТ 12.2.020, обеспечиваемый видам взрывозащиты "Искробезопасная электрическая цепь" по ГОСТ 22782.5. Материалы из которых выполнен корпус головки - термореактивная пластмасса АГ-4В. Защитная арматура контактирующая с измеряемой средой - сталь 12Х18Н10Т.

Диапазон преобразуемых температур от 0 до 200^оС; предел допускаемой основной приведенной погрешности, выраженной в процентах, равен 0,5; длина погружной монтажной части 500 мм; предельное рабочее избыточное давление 20 Мпа; выходной унифицированный сигнал в пределах от 4 до 20 мА; прибор периодической государственной поверки; показатель тепловой инерции не более 20 секунд; масса прибора не более 570 г. Схема подключения двухпроводная, сопротивление нагрузки цепи определяется используемым искробезопасным блоком питания и барьером искрозащиты. Прибор соответствует техническим условиям эксплуатации ТУ 4227-003-1328299795.

Средний срок службы ТСПУ-205 и ТСПУ-205 Ех не менее 12 лет.
5.3 Выбор модуля

.3.1 Контроллеры серии ADAM-4000 - модули для распределённых систем сбора данных и управления на базе интерфейса RS-485

В последнее время в промышленной автоматизации стали широко использовать модули для распределенных систем сбора данных и управления типа ADAM-4XXX фирмы Advantech. Популярность этих модулей вполне объяснима, если принять во внимание их универсальность, широкую номенклатуру, насчитывающую более десятка типов, возможность создания распределенных сетей сбора данных по сети RS-485, наличие драйверов к популярным SCADA-системам, сравнительно доступную цену для мало бюджетных проектов. Клоны "четырехтысячной" серии стали выпускать еще несколько тайваньский фирм, среди которых ICP и AdLink, причем последние не только ограничились копированием модулей ADAM, но и расширили их номенклатуру несколькими своими моделями.

Модули серии ADAM-4000 предназначены для построения распределенных систем сбора данных и управления и представляют собой компактные и интеллектуальные устройства обработки сигналов датчиков, специально разработанные для применения в промышленности. Наличие встроенных микропроцессоров позволяет им осуществлять нормализацию сигналов, операции аналогового и дискретного ввода-вывода, отображение данных и их передачу (или прием) по интерфейсу RS-485.

---