Системы измерительные Грейн, 53663-13

Назначение

Системы измерительные "Грейн" (далее - системы) предназначены для автоматизированного измерения и контроля температуры и уровня загрузки сыпучих продуктов (далее -уровня) в хранилищах силосного типа, а также на других объектах.

Описание

Принцип действия систем основан на преобразовании сигналов температуры датчиками термоподвесок в цифровой код с последующей передачей его в компьютер по промышленной сети на основе интерфейса RS-485. Измерение уровня производится лотовым датчиком уровня, осуществляющим преобразование длины нити лота, наматываемой на катушку на валу шагового двигателя в цифровой код с последующей передачей его в компьютер по промышленной сети на основе интерфейса RS-485.

Системы имеют проектно-компонуемую модульную конструкцию. Измерительные каналы системы (ИК) формируются на трех уровнях системы. Нижний уровень ИК представлен первичными измерительными преобразователями (датчиками температуры и датчиками уровня), конструктивно объединенными в подвески. Средний уровень ИК представляет собой шкафы (интерфейсный, распределительный, электронного местного блока, коммутации цифровых термоподвесок, радиомодемов, модулей ввода дискретных сигналов), с размещенными в них устройствами, предназначенными для организации передачи измерительной и управляющей информации в системе, а также преобразования величины сопротивления датчиков температуры в цифровой код. На верхнем уровне ИК находится диспетчерский компьютер, получающий информацию от устройств среднего уровня в цифровой форме по сети на основе интерфейса RS-485.

В зависимости от специфики объекта состав и количество ИК определяется конкретным проектом. В общем случае системы состоят из ИК пяти видов:

ИК температуры (ИК1) аналоговые состоят из термопреобразователей сопротивления ТСМ по ГОСТ 6651-2009 с классом допуска А, Б или С, модулей NL-4RTD, модуля преобразователя интерфейса NL-232C ИК1 служат как средство модернизации существующих систем термометрии и позволяют использовать термоподвески, установленные на элеваторе. Модуль ввода сигналов термопреобразователей сопротивления NL-4RTD позволяет подключать к системе медные термопреобразователи сопротивления с градуировочной характеристикой 50 М или 53 М по ГОСТ 6651-2009, с классом допуска А, Б или С, в том числе термоподвески с такими термопреобразователями сопротивлений. Модуль NL-4RTD выполняет измерение сопротивления термопреобразователей по трехпроводной схеме измерений, линеаризацию характеристик по ГОСТ 6651-2009, преобразование значений сопротивления в температуру и передачу полученных значений температуры в цифровой форме в компьютер по шине RS-485;

-    ИК температуры (ИК2) цифровые реализованы на основе датчиков температуры с цифровым выходным сигналом, объединенных в цифровые термоподвески GM-XXYYT, представляющие собой стальную трубку длиной до 30 м, внутри которой расположены цифровые датчики температуры в количестве от 1 до 30 шт. Длину термоподвески, количество датчиков и расстояние между ними указывает заказчик системы. Значения температуры передаются в цифровой форме от датчиков в головку термоподвески. В головке расположен микроконтроллер, который выполняет опрос датчиков и передачу полученных значений температуры в компьютер по шине RS-485.

-    ИК температуры (ИК3) с эталонной термоподвеской NL-XXXML-ЭТ построены на базе прецизионных цифровых датчиков температуры и предназначены для калибровки, контро-

Лист № 2 Всего листов 7

ля работоспособности и комплектной поверки ИК1 и ИК2 в процессе эксплуатации без демонтажа термоподвесок;

- ИК уровня загрузки (ИК4 и ИК5) реализуются датчиком уровня в виде отдельного конструктивного элемента двух модификаций GM-ZZ1L и GM- ZZ2L или в составе комбинированной термоподвески GM-XXYYT-ZZDL, где D = 1 или 2 в зависимости от модификации датчика уровня. Датчик уровня представляет собой лот, состоящий из груза, прикрепленного на конце нити. Нить намотана на катушку, которая вращается шаговым двигателем. При опускании груза в силос в момент касания продукта срабатывает датчик натяжения нити и груз поднимается в исходное положение. Длина нити рассчитывается по числу импульсов, подаваемых на шаговый двигатель до момента срабатывания датчика натяжения нити. Датчики уровня в отдельном конструктивном исполнении могут быть двух модификаций: GM-ZZ1L и GM-ZZ2L. В датчике GM-ZZ1L нить наматывается на катушку "внавал", что приводит к изменению диаметра витка и к погрешности при пересчете числа оборотов катушки в длину. В датчике GM-ZZ2L нить укладывается специальным укладчиком в один слой, что существенно уменьшает погрешность расчета длины витка.

Комбинированная подвеска GM-XXYYT-ZZDL представляет собой объединение в общем конструктиве термоподвески и датчика уровня. Общим являются корпус устройства, печатная плата, адрес устройства и программное обеспечение микроконтроллера.

Остальные компоненты системы служат для передачи измерительной информации в цифровой форме в диспетческий компьютер. Результаты измерений поступают в диспетчерский компьютер и отображаются на экране монитора в виде графиков и таблиц чисел. Программное обеспечение позволяет отобразить значения температуры и уровня загрузки в виде графиков, таблиц чисел и цветового поля.

Климатическое исполнение аналоговых термоподвесок определяется их изготовителем. Климатическое исполнение шкафов, соединительных коробок, цифровой и эталонной термоподвески, датчиков уровня - вида УХЛ3 при температуре окружающего воздуха от -40 до +70°С, диспетчерских компьютеров - УХЛ4 при температуре от 0 до +50°С. Степень защиты от воздействия окружающей среды - IP54 по ГОСТ 14254-80 для всей системы кроме компьютера и IP10 для компьютера.

Промышленная безопасность системы обеспечивается применением оболочек IP54,

IP65 и ограничением температуры поверхности в соответствии с ПУЭ ("Правила устройства электроустановок, глава. 7.3), и ПБ 14-586-03.

Пломбирование предусмотрено для ИК температуры эталонных. Пломба наклеивается на соединение крышки с корпусом эталонной термоподвеской так, чтобы крышку невозможно было открыть, не повреждая пломбу (рис. 3).

Программное обеспечение

Из состава ПО систем выделены 3 метрологически значимых части, которые осуществляют преобразование измерительной информации от датчиков в результат измерения с учетом градуировочных коэффициентов и единиц измерения, защиту информации от несанкционированного доступа, контроль целостности информации, вычисление контрольной суммы.

Остальная часть ПО, не являющаяся метрологически значимой, осуществляет отображение информации на экране монитора компьютера, предоставляет в распоряжение пользователя пункты меню и диалоговые окна, предоставляет средства для начального конфигурирования системы.

Идентификационные данные метрологически значимых частей приведены в таблице 1.

Защита программного обеспечения систем от преднамеренных и непреднамеренных изменений соответствует уровню «С» по МИ 3286-2010. Примененные специальные средства защиты в достаточной мере исключают возможность несанкционированной модификации, обновления (загрузки), удаления и иных преднамеренных изменений метрологически значимой части ПО систем и измеренных данных.

Цифровая подвеска    Шкаф с блоком питания и модулем NL-232C

Рисунок 1 - Фотографии общего вида компонентов системы

Количество датчиков в термоподвеске    от 1 до 30

Длина лота датчика уровня, м    10, 20, 30

Время установления рабочего режима    не более 10 мин

Средняя наработка на отказ, ч    70 000

Средний срок службы, лет    25

Основные метрологические характеристики ИК системы приведены в таблице 2 Таблица 2

Рабочие условия эксплуатации: температура окружающего воздуха:

-    погружной части цифровой термоподвески от минус 10 °С до плюс 85 °С;

-    аналоговой термоподвески от минус 10 °С до плюс 50 °С;

-    для датчика уровня от минус 20 °С до +50 °С;

-    компьютера от 0 до плюс 50 °С;

-    других блоков системы от минус 40 до плюс 70 °С;

относительная влажность воздуха до 95 % (без конденсации влаги) при температуре воздуха плюс 30 °С;

атмосферное давление от 84 до 107 кПа.

Знак утверждения типа

Наносится на лицевую панель шкафов комплектной автоматики, термоподвески и датчики уровня способом термотрансферной печати на прозрачной самоклеющейся пленке, а также на титульный лист паспорта и руководства по эксплуатации принтерной печатью.

Комплектность

В комплект поставки каждой системы могут входить перечисленные в таблице 3 компоненты, количество которых определяется заказом потребителя.

Таблица 3

* количество определяется заказом потребителя

* ТПА - аналоговая термоподвеска на базе термопреобразователей сопротивления ТСМ с градуировочной характеристикой 50 М или 53 М по ГОСТ 6651-94, с классом допуска А, Б или С.

Поверка

Осуществляется в соответствии с разделом 6 руководства по эксплуатации НПКГ.425100.003 РЭ, согласованным ФБУ «Ростовский ЦСМ».

Основные средства поверки:

термостат Термотест-100 с нестабильностью и градиентом температур не более ±0,1 °С; термометр лабораторный ТЛ-4, погрешность не более ±0,1 °С в диапазоне -10... +85 °С; рулетка измерительная, погрешность не более ±3 мм в диапазоне 0...30 м.

Сведения о методах измерений

Содержится в руководстве по эксплуатации НПКГ.425100.003 РЭ.

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к средству измерений

1.    ГОСТ 6651-2009 ГСИ. Термопреобразователи сопротивления из платины, меди и никеля. Общие технические требования и методы испытаний

2.    ТУ 4321-004-24171143-2013 Системы измерительные «Грейн». Технические условия.

Рекомендации к применению

Осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.