Устройство и работа ИРТ 5502

2.3. Устройство и работа

2.3.1. Общий вид ИРТ

На рисунке 2.1 представлен общий вид приборов.

Рисунок 2.1. Общий вид ИРТ 5502

Обозначения к рисунку 2.1:
1 - лицевая панель;
2 - металлический корпус;
3 - винт;
4 - крепежная скоба.
Корпус ИРТ предназначен для щитового монтажа. Для установки приборов в щит в комплекте прилагаются крепежные элементы: винты (2 шт.), крепежные кронштейны (2 шт.).
На лицевой панели приборов размещены элементы индикации и управления, на задней панели размещены клеммные колодки с разъемами
На рисунках 2.2, 2.3 и 2.3а представлены соответственно передняя панель, задняя панель ИРТ 5502/М 1 и задняя панель ИРТ 5502/М2.

Рисунок 2.2. Передняя панель ИРТ 5502

Обозначения к рисунку 2.2:
1 - основной индикатор;
2 - блок единичных индикаторов состояний реле;
3 - блок единичных индикаторов состояния процессов регулирования;
4 - дополнительный индикатор;
5...8 - кнопки управления;
9 - блок единичных индикаторов индицируемого канала.

Рисунок 2.3. Задняя панель ИРТ 5502/М1

Обозначения к рисунку 2.3:
1, 2 - разъемные клеммные колодки для подключения первичных преобразователей;
3 - разъемная клеммная колодка выхода ПВИ и дополнительного дискретного входа;
4 - разъемная клеммная колодка двух дополнительных источников напряжения 24 В (по отдельному заказу);
5 - разъемная клеммная колодка для подключения трех дискретных входов («~Д1» – «~Д3»);
6 - отверстие с внутренней резьбой для крепления к щиту;
7 - разъемная клеммная колодка для подключения питания и четырех релейных выходов («K1» - «K4»);
8 - разъемная клеммная колодка интерфейса RS 232/485.

Рисунок 2.3a. Задняя панель ИРТ 5502/М2

Обозначения к рисунку 2.3а:
1,2 - разъемные клеммные колодки для подключения первичных преобразователей;
3 - разъемная клеммная колодка выхода ПВИ1 и дополнительного дискретного входа;
4 - разъемная клеммная колодка выхода ПВИ2 и дополнительного дискретного входа;
5 - разъемная клеммная колодка для питания внешних преобразователей (опция);
6 – разъемная клеммная колодка для подключения трех дискретных входов («~Д1» – «~Д3»);
7 - отверстия с внутренней резьбой для крепления к щиту;
8 - разъемная клеммная колодка для подключения питания и четырех релейных выходов («K1»- «K4»);
9 - разъемная клеммная колодка интерфейса RS 232/485;

2.3.2. Элементы индикации и управления ИРТ

На лицевой панели ИРТ находятся два четырехразрядных семисегментных и 13 единичных СД-индикаторов, а также четыре кнопки управления (см. рисунок 2.2).
2.3.2.1. Основной индикатор представляет собой четырехразрядный семисегментный СД-индикатор зеленого свечения с высотой индицируемых символов 20 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 10 мм и предназначен для индикации:
- значения уставки процесса регулирования (см. п. 2.5.1.1);
- значения выбранного параметра конфигурации.
Если при выборе параметров конфигурации на вспомогательный индикатор не выводится значение параметра, это означает, что выбранный параметр для данного канала отсутствует.
2.3.2.3. Блок единичных индикаторов индицируемого канала состоит из:
- единичных СД-индикаторов «КАН1», «КАН2», «КАН3», указывающих номер индицируемого канала.
2.3.2.4. Блок единичных индикаторов состояний реле 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 «К4» - единичный СД-индикатор состояния 4-го реле.
2.3.2.5. Блок единичных индикаторов состояния процессов регулирования включает в себя:
- индикаторы «ПУСК1», «ПУСК2» - единичные СД-индикаторы запуска процесса ПИД-/ПДД-регулирования в соответствующем канале регулирования (см. п.п. 2.5.1, 2.5.2);
- индикаторы «АВТ1», «АВТ2» - единичные СД-индикаторы запуска процесса автонастройки - автоматического определения коэффициентов регулирования в соответствующем канале регулирования (см. п.п. 2.5.1.6, 2.5.2.5);
- индикаторы «РУЧН1», «РУЧН2» - единичные СД-индикаторы состояния дискретного входа, управляющего переключением с ПИД-регулирования на ручное регулирование в соответствующем канале регулирования.
2.3.2.6. Кнопка «✍» предназначена для выбора:
- результатов измерения измерительного канала - в режиме измерения;
- значения одноименного параметра для другого канала - в режиме меню.
2.3.2.7. Кнопки «>», «∧», «∨» предназначены для ввода пароля, выбора и редактирования параметров конфигурации прибора.

2.3.3. Назначение разъемов ИРТ

Расположенные на задней панели ИРТ контакты разъемов пронумерованы от 1 до 47 (см. рисунки 2.3 и 2.3а) и имеют назначения, указанные в таблице 2.4.

Таблица 2.4

Контакты разъемов	Описание
1 - 5	Универсальный измерительный вход 1 для подключения первичных преобразователей различных типов (см. Приложение А)
6 - 10	Универсальный измерительный вход 2 для подключения первичных преобразователей различных типов (см. Приложение А)
11, 12	Выход ПВИ 1 (см. Приложение А)
14, 15	Дискретный вход «сухой контакт» («Д4»)*
16, 17	Выход ПВИ 2 (для ИРТ 5502/М2) (см. Приложение А)
19, 20	Дискретный вход «сухой контакт» («Д5»)* (для ИРТ 5502/М2)
21-24	Питание внешних преобразователей, 24 В, 22 мА
25, 26 25 26	Канал связи с компьютером по интерфейсу RS485 (см. Приложение Б): A B
27 - 29 27 28 29	Канал связи с компьютером по интерфейсу RS232 (см. Приложение Б): RXD TXD GND
30, 31	Дискретный вход «~Д1»**
32, 33	Дискретный вход «~Д2»**
34, 35	Дискретный вход «~Д3»**
36 37, 38	«Земля» Питание прибора ~220В
39, 40	Релейный канал коммутации «К1»
41, 42	Релейный канал коммутации «К2»
43, 44	Релейный канал коммутации «К3»
45,47	Релейный канал коммутации «К4»
П р и м е ч а н и я * Срабатывание дискретного входа происходит при замыкании его контактов. ** Срабатывание дискретного входа происходит при подаче на него переменного напряжения ( 220+9) В частотой (50±1) Гц.

2.3.4. Основные модули ИРТ

ИРТ состоят из следующих основных модулей:
- модуль импульсного блока питания;
- модуль индикации и клавиатуры;
- два модуля АЦП с гальванической развязкой;
- модуль ПВИ (два модуля ПВИ для ИРТ 5502/М2) с гальванической развязкой;
- два дополнительных источника напряжения 24 В, 22 мА (по отдельному заказу);
- 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, интерфейсов RS 232/485, блока реле, микропроцессорного блока управления. Кнопка выключения питания не предусмотрена, так как ИРТ предназначены 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. Два модуля АЦП предназначены для преобразования входных аналоговых сигналов от различных типов первичных преобразователей в цифровой код и передачи его в микропроцессорный блок управления; каждый измерительный канал конфигурируется на свой тип входного сигнала. В каждом измерительном канале имеется источник постоянного напряжения 24 В, предназначенный для питания первичных преобразователей с унифицированным выходным сигналом 4...20 мА постоянного тока. Обработка результатов измерений по двум каналам происходит в параллельном режиме, цикл измерения по двум каналам не превышает 0,5 с.
2.3.4.4. Модуль ПВИ предназначен для преобразования цифрового кода, поступающего из микропроцессорного блока управления, в выходной унифицированный сигнал постоянного тока 0...5 мА, 0...20 мА или 4...20 мА. В состав модуля входит дополнительный дискретный вход, который может быть подключен к выходу типа «открытый коллектор» или «сухой контакт».
П р и м е ч а н и е - В состав ИРТ 5502/М2 входят два модуля ПВИ, каждый из которых содержит по дополнительному дискретному входу.
2.3.4.5. Два дополнительных гальванически развязанных источника напряжения предназначены для питания первичных преобразователей или схем управления оптореле.
2.3.4.6. 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.
2.3.4.7. Блок реле содержит четыре исполнительных реле («К1», «К2», «К3», «К4») и предназначен для управления внешними исполнительными устройствами, подключенными к прибору.
2.3.4.8. 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 дискретные входы модулей ПВИ «Д4» и «Д5» (для ИРТ 5502/М2) различаются электрическими схемами подключения, но эквивалентны по своим функциональным назначениям.
2.3.4.9. Микропроцессорный блок управления содержит микроконтроллер, ПЗУ с программным обеспечением, энергонезависимое запоминающее устройство и выполняет следующие функции:
- преобразование цифровых кодов в соответствующие значения измеряемых величин (каналы 1, 2);
- дополнительная обработка результатов измерений в каналах 1, 2 (разность, среднее арифметическое, сумма и т.д.) и формирование результата в третьем виртуальном канале;
- анализ результатов текущего измерения в режиме реального времени;
- управление процессами взаимодействия между модулями ИРТ;
- управление состояниями реле по результатам измерений;
- вывод текущих значений измеренных в каждом из трех каналов величин на индикатор;
- опрос клавиатуры;
- управление модулем интерфейсов RS 232/485;
- реализацию одного или двух процессов регулирования;
- преобразование цифровых кодов для управления ПВИ;
- обработку результатов измерений двух каналов в течение не более 0,5 с;
- хранение параметров.

2.3.5. Средства обеспечения взрывозащиты

2.3.5.1. Взрывозащищенность ИРТ 5502Ех 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 5502Ех имеют уровень взрывозащиты «ia». Искробезопасность цепей ИРТ 5502Ех 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 5502Ех 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 плавкими предохранителями;
- выходные сигнальные цепи гальванически развязаны от внутренних цепей оптронными элементами с электронной прочностью изоляции более 1500 В;
- искробезопасность электрических цепей ИРТ 5502Ех, 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 5502Ех, залиты компаундом, устойчивым в условиях эксплуатации;
- максимальные значения суммарных электрической емкости и индуктивности линии связи ИРТ 5502Ех 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 5502Ех соответствуют требованиям ГОСТ Р 51330.10-99;
- электрическая нагрузка элементов ИРТ 5502Ех, обеспечивающих искрозащиту, не превышает 2/3 номинальных значений в нормальном и аварийном режимах работы;
- на корпусе ИРТ 5502Ех имеется табличка с указанием параметров искробезопасной цепи (см. п. 2.2.18) и указана маркировка взрывозащиты [Exia]IIC.
2.3.5.4. При эксплуатации ИРТ 5502Ех следует соблюдать следующие требования:
- располагать ИРТ 5502Ех вне взрывоопасной зоны;
- к искробезопасным цепям ИРТ 5502Ех 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 приборов приведена на рисунках 2.4 и 2.4а. Пользователю предоставляется возможность управлять функционированием приборов, устанавливая соответствующие значения параметров в режиме меню (см. п. 2.4.3).

Функциональная схема ИРТ 5502/М1
Рисунок 2.4-1
Рисунок 2.4-2
Рисунок 2.4

Функциональная схема ИРТ 5502/М2
Рисунок 2.4a-1
Рисунок 2.4a-2
Рисунок 2.4а

2.3.7. Общие принципы работы ИРТ

Работа ИРТ происходит в циклическом режиме с периодом примерно 0,5 сек. За один цикл работы ИРТ производит одно измерение сигналов в двух аналоговых (каналы 1, 2) и четырех (для ИРТ 5502/М 1) или пяти (для ИРТ 5502/М2) дискретных входных каналах, а также расчет значения в виртуальном канале 3. Полученные результаты анализируются микропроцессорным блоком управления и в зависимости от внутренних настроек прибора и текущего режима:
- результат выполненного измерения отображается на основном индикаторе ИРТ;
- для каждого из четырех реле может быть сформирована команда на его включение/выключение (см. п. п. 2.6.6 «Связи реле с уставками и ошибками измерений в каналах»), 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 одного или двух процессов регулирования;
- при запущенных процессах регулирования вырабатываются управляющие сигналы, которые поступают на релейные выходы ИРТ;
- на выходе ПВИ (на каждом из двух выходов ПВИ ИРТ 5502/М2) может быть сформирован сигнал, соответствующий текущему значению одного из трех каналов или выходной мощности одного из двух процессов регулирования, 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 входные сигналы от первичных преобразователей поступают на универсальные измерительные входы 1, 2 и преобразуются модулями АТ ЦП в цифровые коды, которые поступают в микропроцессорный блок управления для дальнейшей обработки (см. п. 2.3.7.2), определяемой конфигурацией прибора.
2.3.7.2. Обработка цифрового кода измерительных каналов 1, 2
Дальнейшая обработка цифрового кода для каждого измерительного канала 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 по формулам (2.3), (2.4) (см. п. 2.6.4.5) или преобразование по формулам (Д.1), (Д2), включающее функцию извлечения квадратного корня (см. Приложение Д.2);
- коррекция нуля и/или наклона характеристики для устранения начальной погрешности преобразования входных сигналов (см. п. 2.6.4.4, описание параметров «SHFn» и «GAin»);
- полиномиальное или кусочно-линейное преобразование по формулам (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»).
По результатам измерений в каждом из каналов 1, 2 может быть вычислен один из ниже перечисленных результатов для третьего виртуального канала 3:
- результат измерения первого канала;
- результат измерения второго канала;
- разность значений первого и второго каналов;
- разность значений второго и первого каналов;
- среднее арифметическое измеренных значений каналов 1 и 2;
- сумма измеренных значений каналов 1 и 2.
В дальнейшем результат вычисления для виртуального канала может включать следующие этапы обработки, выполняемые в приведенной ниже последовательности:
- функцию извлечения квадратного корня (см. Приложение Д.2) - только в том случае, если в третий канал передаются результаты измерений канала 1 или канала 2;
- коррекция нуля и/или наклона характеристики для устранения начальной погрешности преобразования входных сигналов (см. п. 2.6.4.4, описание параметров «SHFn» и «GAin»);
- полиномиальное или кусочно-линейное преобразование по формулам (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 (по каждому из каналов 1.3) являются измеренные значения А изм физических величин.
При включенном СД-индикаторе «КАН1» на основном индикаторе прибора высвечивается значение физической величины канала 1.
Аналогично, при включенном СД-индикаторе «КАН2» («КАН3») на основном индикаторе высвечивается значение физической величины канала 2 (виртуального канала 3). При этом отображаемое на индикаторе количество значащих цифр определяется установленным значением параметра «PrcS» (см. п. 2.6.4.4) для соответствующего канала.
2.3.7.3. Формирование сигнала управления реле
ИРТ имеют для каждого из трех каналов (1, 2, 3) 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 (см. п. 2.6.6 «Связи реле с уставками и ошибками измерений в каналах») в соответствии с установленными пользователем значениями параметров:
- «rL1.1», «rL2.1», «rL3.1», «rL4.1» - для первого канала измерения;
- «rL1.2», «rL2.2», «rL3.2», «rL4.2» - для второго канала измерения;
- «rL1.3», «rL2.3», «rL3.3», «rL4.3» - для третьего виртуального канала.
П р и м е ч а н и е - При выполнении процессов регулирования (автонастройки, ПИД- /ПДД-/ручного регулирование) последние получают полный контроль над всеми участвующими в них реле (указанные в параметрах «rGd», «rGi», см. п. 2.6.4.6), при этом управление этими реле, предписываемое параметрами «rL1.1»,..., «rL4.3», приостанавливается.
2.3.7.4. Формирование сигнала управления в процессах регулирования
ИРТ могут осуществлять одновременно два процесса ПИД-/ПДД-регулирования (см. п.п. 2.5.1.1, 2.5.2.1): регулирование 1 и регулирование 2.
В процессе регулирования 1 измеренное в канале 1 значение А изм сравнивается с уставкой процесса регулирования (см. п.п. 2.5.1.1, 2.6.3), в результате обработки вычисляется величина сигнала управления объектом регулирования.
В процессе регулирования 2 измеренное во 2-м или 3-м канале (определяется значением параметра «SrrG») значение Аизм сравнивается с уставкой процесса регулирования соответствующего канала (см. п.п. 2.5.1.1, 2.6.3), в результате обработки вычисляется величина сигнала управления объектом регулирования.
Сигналы управления преобразуются алгоритмом ШИМ-модуляции (см. п. 2.5.1.5, 2.5.2.4) в последовательности импульсов определенной длительности. Импульсы подаются на один (ПИД-/ручное регулирование) или два (ПДД-регулирование) из четырех релейных выходов «К1», «К2», «К3», «К4», которые используются для управления работой исполнительных механизмов.
При ручном регулировании величина управляющего воздействия задается пользователем с помощью дискретных входов. Переключение с ручного управления на ПИД- регулирование и обратно для каждого из процессов регулирования может осуществляться пользователем через один из дискретных входов.

< Назад

Содержание

Вперед >