Устройство и работа ИРТ 5501/М1

2.3. Устройство и работа

2.3.1. Общий вид ИРТ

На рисунке 2.1 представлен общий вид прибора.

Общий вид ИРТ 5501/М1

Рисунок 2.1

Обозначения к рисунку 2.1:
1 - металлический корпус;
2 - винт;
3 - крепежная скоба;
4 - лицевая панель.
Корпус ИРТ предназначен для щитового монтажа. Для установки прибора в щит в комплекте прилагаются крепежные элементы: винт (2 шт.), крепежные кронштейны (2 шт.).
На лицевой панели прибора размещены элементы индикации и управления, на задней панели размещены клеммные колодки с разъемами.
На рисунках 2.2 и 2.3 представлены соответственно передняя и задняя панели ИРТ.

Передняя панель ИРТ 5501/М1

Рисунок 2.2

Обозначения к рисунку 2.2:
1 - шкальный индикатор;
2 - основной индикатор;
3 - блок единичных индикаторов;
4 - дополнительный индикатор;
5, 6, 7 - кнопки управления.

Задняя панель ИРТ 5501/М1

Рисунок 2.3

Обозначения к рисунку 2.3:
1 - разъемная клеммная колодка для подключения питания;
2 - разъемная клеммная колодка для подключения трех релейных выходов («K1» - «К3») и трех дискретных входов («~Д1» - «~Д3»);
3 - разъемная клеммная колодка интерфейса RS 232/485;
4 - разъемная клеммная колодка выхода ПВИ и дополнительного дискретного входа;
5 - разъемная клеммная колодка для подключения первичных преобразователей;
6 - отверстие с внутренней резьбой для крепления к щиту.

2.3.2. Элементы индикации и управления ИРТ

На лицевой панели ИРТ находятся один шкальный, два четырехразрядных семисегментных и 6 единичных СД-индикаторов, а также три кнопки управления (см. рисунок 2.2).
2.3.2.1. Основной индикатор представляет собой четырехразрядный семисегментный СД-индикатор зеленого свечения с высотой индицируемых символов 10 мм и предназначен для индикации:
• измеренного значения физической величины;
• названия параметра конфигурации.
2.3.2.2. Дополнительный индикатор представляет собой четырехразрядный семисегментный СД-индикатор красного свечения с высотой индицируемых символов 7 мм и предназначен для индикации:
• значения уставки процесса регулирования (см. п. 2.5.1.1);
• значения параметра конфигурации.
2.3.2.3. Блок единичных индикаторов включает в себя:
• индикатор «К1» - единичный СД-индикатор состояния 1-го реле;
• индикатор «К2» - единичный СД-индикатор состояния 2-го реле;
• индикатор «К3» - единичный СД-индикатор состояния 3-го реле;
• индикатор «ПУСК» - единичный СД-индикатор запуска процесса ПИД-/ПДД- регулирования (см. п.п. 2.5.1, 2.5.2);
• индикатор «АВТ» - единичный СД-индикатор запуска процесса автонастройки - автоматического определения коэффициентов регулирования (см. п. 2.5.1.1);
• индикатор «РУЧН» - единичный СД-индикатор состояния дискретного входа, управляющего переключением с ПИД-регулирования на ручное регулирование.
2.3.2.4. Шкальный индикатор красного свечения предназначен для индикации и визуальной оценки текущего уровня выходной мощности при двухпозиционном ПИД-регулировании.

2.3.3. Назначение разъемов ИРТ

Расположенные на задней панели прибора контакты разъемов пронумерованы от 1 до 30 (см. рисунок 2.3) и имеют назначения, указанные в таблице 2.4

Таблица 2.4

Контакты разъемов	Описание
1, 2	Релейный канал коммутации «К1»
3, 4	Релейный канал коммутации «К2»
5, 6	Релейный канал коммутации «К3»
7, 8	* Дискретный вход «~Д1»
9, 10	* Дискретный вход «~Д2»
11, 12	* Дискретный вход «~Д3»
13 - 15 13, 14 15	Питание прибора: ~220В «Земля»
16 - 18 16 17 18	Канал связи с компьютером по интерфейсу RS232 (см. Приложение Б): GND TXD RXD
19, 20 19 20	Канал связи с компьютером по интерфейсу RS485 (см. Приложение Б): B A
21, 22	Выход ПВИ (см. Приложение А)
24, 25	Дискретный вход «сухой контакт» («Д4»)
26 - 30	Универсальный измерительный вход для подключения первичных преобразователей различных типов (см. Приложение А)
* П р и м е ч а н и е - Срабатывание дискретного входа происходит при подаче на него переменного напряжения ( 220+219 ) В частотой (50±1) Гц.

2.3.4. Основные модули ИРТ

ИРТ состоит из следующих основных модулей:
• модуль импульсного блока питания;
• модуль индикации и клавиатуры;
• модуль АЦП с гальванической развязкой;
• модуль ПВИ с гальванической развязкой;
• модуль интерфейсов RS 232/485 с гальванической развязкой;
• блок реле;
• блок дискретных входов с гальванической развязкой;
• микропроцессорный блок управления.
2.3.4.1. Модуль импульсного блока питания преобразует сетевое напряжение 220 В частотой 50 Гц в постоянные стабилизированные напряжения для питания модулей индикации и клавиатуры, АЦП, ПВИ, интерфейсов RS 232/485, блока реле, микропроцессорного блока управления. Кнопка выключения питания не предусмотрена, так как ИРТ предназначен для работы в непрерывном режиме.
2.3.4.2. Модуль индикации и клавиатуры предназначен для:
• управления работой прибора с помощью кнопок, расположенных на лицевой панели;
• визуализации результатов измерений и параметров конфигурации ИРТ;
• вывода цифровой и символьной информации о текущем состоянии прибора.
2.3.4.3. Модуль АЦП предназначен для преобразования входного аналогового сигнала от различных типов первичных преобразователей в цифровой код и передачи его в микропроцессорный блок управления.
2.3.4.4. Модуль ПВИ предназначен для преобразования цифрового кода, поступающего из микропроцессорного блока управления, в унифицированный сигнал постоянного тока 0...5 мА, 0...20 мА или 4...20 мА. В состав модуля ПВИ входит дополнительный дискретный вход (Д4), который может быть подключен к выходу типа «открытый коллектор» или «сухой контакт».
2.3.4.5. Модуль интерфейсов RS 232/485 предназначен для связи с компьютером и обеспечивает двухсторонний обмен данными с внешними устройствами через стандартные интерфейсы RS 232 или RS 485. Схемы подключения ИРТ к компьютеру приведены в приложении Б.
2.3.4.6. Блок реле содержит три исполнительных реле («К1», «К2», «К3») и предназначен для управления внешними исполнительными устройствами, подключенными к прибору.
2.3.4.7. Блок дискретных входов содержит три дискретных входа («~Д1», «~Д2», «~Д3»), срабатывающих при подключении к ним напряжения ~220 В и предназначенных для дистанционного управления прибором при реализации процессов ПИД/ПДД и ручного регулирования.
П р и м е ч а н и е - Дискретные входы «~Д1», «~Д2», «~Д3» и дискретный вход модуля ПВИ «Д4» различаются электрическими схемами подключения, но эквивалентны по своим функциональным назначениям.
2.3.4.8. Микропроцессорный блок управления содержит микроконтроллер, ПЗУ с программным обеспечением, энергонезависимое запоминающее устройство и выполняет следующие функции:
• преобразование цифрового кода в соответствующее значение измеряемой величины;
• анализ результата текущего измерения в режиме реального времени;
• управление процессами взаимодействия между модулями ИРТ;
• управление состоянием реле по результатам измерений;
• вывод текущего значения измеряемой величины или значений уставок на индикаторы;
• опрос клавиатуры;
• управление модулем интерфейсов RS 232/485;
• реализация процессов ПИД/ПДД/ручного регулирования.

2.3.5. Средства обеспечения взрывозащиты

2.3.5.1. Взрывозащищенность ИРТ 5501Ех/М1 обеспечивается конструкцией и схемотехническим исполнением электронной схемы согласно ГОСТ Р 51330.0-99, ГОСТ Р 51330.10-99.
2.3.5.2. Электрические искробезопасные цепи ИРТ 5501Ех/М1 имеют уровень взрывозащиты «ia». Искробезопасность цепей ИРТ 5501Ех/М1 достигается за счет ограничения напряжения и тока в электрических цепях до искробезопасных значений по ГОСТ Р 51330.10-99.
2.3.5.3. Искробезопасность электрических цепей ИРТ 5501Ех/М1 обеспечивается следующими средствами:
- искробезопасные цепи гальванически развязаны от силовой сети 220 В сетевым трансформатором, выполненным в соответствии с требованиями ГОСТ Р 51330.10-99, и DC/DC преобразователем с электрической прочностью изоляции более 1500 В;
- первичная обмотка сетевого трансформатора защищена от перегрузок плавким предохранителем;
- выходные сигнальные цепи гальванически развязаны от внутренних цепей оптронными элементами с электронной прочностью изоляции более 1500 В;
- искробезопасность электрических цепей ИРТ 5501Ех/М1, идущих во взрывоопасную зону, достигается применением барьера искрозащиты, обеспечивающего ограничение тока и напряжения в нормальном и аварийном режимах до значений, соответствующих требованиям ГОСТ Р 51330.10-99 для цепей подгруппы IIC;
- для ограничения напряжения и тока в выходных цепях, идущих во взрывоопасную зону, применены стабилитроны и ограничительные резисторы;
- все элементы, относящиеся к взрывозащите ИРТ 5501Ех/М1, залиты компаундом, устойчивым в условиях эксплуатации;
- максимальные значения суммарных электрической емкости и индуктивности линии связи ИРТ 5501Ех/М1 и электротехнических устройств во взрывоопасной зоне установлены с учетом требований искробезопасности для электрооборудования подгруппы IIC по ГОСТ Р 51330.10-99;
- электрические зазоры, пути утечки и электрическая прочность изоляции ИРТ 5501Ех/М1 соответствуют требованиям ГОСТ Р 51330.10-99;
- электрическая нагрузка элементов ИРТ 5501Ех/М1, обеспечивающих искрозащиту, не превышает 2/3 номинальных значений в нормальном и аварийном режимах работы;
- на корпусе ИРТ 5501Ех/М1 имеется табличка с указанием параметров искробезопасной цепи (см. п. 2.2.22) и указана маркировка взрывозащиты [Exia]IIC.
2.3.5.4. При эксплуатации ИРТ 5501Ех/М1 следует соблюдать следующие требования:
- располагать ИРТ 5501Ех/М1 вне взрывоопасной зоны;
- к искробезопасным цепям ИРТ 5501Ех/М1 могут подключаться первичные преобразователи серийного производства, соответствующие требованиям п. 7.3.72 ПУЭ;
- заземление должно быть выполнено отдельным изолированным проводом вне взрывоопасной зоны по ГОСТ Р 51330.13-99.

2.3.6. Функциональная схема ИРТ

Функциональная схема прибора приведена на рис. 2.4. Пользователю предоставляется возможность управлять функционированием прибора, устанавливая соответствующие значения параметров в режиме меню (см. п. 2.4.3).

Функциональная схема ИРТ 5501/М1

Рисунок 2.4

2.3.7. Общие принципы работы ИРТ

Работа ИРТ происходит в циклическом режиме с периодом 0,5 сек. За один цикл работы ИРТ производит одно измерение сигналов в аналоговом и четырех дискретных входных каналах. Полученные результаты анализируются микропроцессорным блоком управления и в зависимости от внутренних настроек прибора и текущего режима:
• результат выполненного измерения отображается на основном индикаторе прибора;
• для каждого из трех реле может быть сформирована команда на его включение/выключение (см. п. 2.6.6 «Связи реле с уставками и ошибкой измерений в канале»), которая может быть выполнена сразу, с задержкой на несколько циклов или отменена (см. п. 2.6.4.2);
• может быть сформирована команда на запуск/остановку процесса регулирования;
• при запущенном процессе регулирования вырабатывается управляющий сигнал, который поступает на один или два релейных выхода;
• на выходе ПВИ формируется сигнал, соответствующий текущему значению измеренной величины (или выходной мощности) в одном из диапазонов 0...5 мА, 0...20 мА или 4...20 мА (см. п. 2.6.4.7, Приложение Д.3).
2.3.7.1. Преобразование входного сигнала
В начале каждого цикла измерений входной сигнал от первичного преобразователя поступает на универсальный измерительный вход и преобразуется модулем АЦП в цифровой код, который поступает в микропроцессорный блок управления для дальнейшей обработки (см. п.2.3.7.2), определяемой конфигурацией прибора.
2.3.7.2. Обработка цифрового кода
Дальнейшая обработка цифрового кода зависит от значений соответствующих параметров, установленных пользователем, и может включать следующие этапы, выполняемые в приведенной ниже последовательности:
• преобразование цифрового кода в соответствии с НСХ первичного преобразователя; для входных унифицированных сигналов в виде силы или напряжения постоянного тока - линейное преобразование (2.3), (2.4) (см. п. 2.6.4.5) или преобразование (Д.1), (Д.2), включающее функцию извлечения квадратного корня (см. Приложение Д.2);
• коррекция нуля и/или наклон характеристики для устранения начальной погрешности преобразования входных сигналов (см. п. 2.6.4.4, описание параметров «SHFn» и «GAin»);
• полиномиальное или кусочно-линейное преобразование (Д.5) - (Д.7) (см. Приложение Д.4) в случае применения нестандартных первичных преобразователей;
• усреднение для подавления колебаний показаний прибора при наличии повышенного уровня шумов, поступающих на измерительный вход (см. п. 2.6.4.4, описание параметра «nSu»).
Результатом всех этапов обработки является измеренное значение А изм физической величины.
На основном индикаторе прибора высвечивается значение величины А изм, округленное до количества знаков, определяемых разрядностью индикатора и установленным значением параметра «PrcS» (см. п. 2.6.4.4).
2.3.7.3. Формирование сигнала управления реле
ИРТ имеет три независимых уставки (см. п. 2.6.3), которые могут быть верхними и нижними и могут быть связаны с любым исполнительным реле. Команды на включение/выключение реле формируются в соответствии с установленными пользователем значениями параметров «rL1.1», «rL2.1» и «rL3.1» (см. п. 2.6.6 «Связи реле с уставками и ошибкой измерений в канале»).
П р и м е ч а н и е - При выполнении одного из процессов автонастройки или ПИД- /ПДД-/ручного регулирования последний получает полный контроль над всеми участвующими в нем реле (указанные в параметрах «rGd», «rGi», см. п. 2.6.4.6), при этом управление этими реле, предписываемое параметрами «rL1.1», «rL2.1» и «rL3.1», приостанавливается.
2.3.7.4. Формирование сигнала управления в процессах регулирования
В процессах ПИД-/ПДД-регулирования (см. п.п. 2.5.1.1, 2.5.2.1) измеренное значение Аизм сравнивается с уставкой процесса регулирования (см. п.п. 2.5.1.1, 2.6.3), в результате чего вычисляется величина сигнала управления объектом регулирования. Сигнал управления преобразуется алгоритмом ШИМ-модуляции (см. п.п. 2.5.1.5, 2.5.2.4) в последовательность импульсов определенной длительности. Импульсы подаются на один (ПИД-/ручное регулирование) или два (ПДД-регулирование) из трех релейных выходов «К1», «К2», «К3», которые используются для управления работой исполнительного механизма.
При ручном регулировании величина управляющего воздействия задается пользователем с помощью дискретных входов. Переключение с ручного управления на ПИД-регулирование и обратно может осуществляться пользователем через один из дискретных входов.
Пользователю предоставляется также возможность осуществлять регистрацию измеренных значений и/или управление исполнительными устройствами с помощью выхода ПВИ, который может быть настроен как на преобразование действительных значений измеренной величины, так и на преобразование значений текущей выходной мощности (см. п. 2.6.4.7, Приложение Д.3).

< Назад

Содержание

Вперед >