Устройство регистрации и архивирования

Устройство предназначено для измерения, регистрации и архивирования без пропусков в режиме реального времени с учетом инерционности исследуемого объекта биполярных аналоговых, дискретных и частотных сигналов, применяется в промышленности, как отдельный регистрирующий прибор, так и в составе систем сбора данных. Каждое измеренное значение выводится на жидкокристаллический дисплей; полученные измерения передаются с максимальной скоростью 115200 бод на компьютер в режиме реального времени независимо от процесса архивирования. Устройство имеет четыре гальванически изолированных управляющих дискретных канала, по которым выдаются управляющие сигналы на внешний объект; имеет два архива - первый архив, куда записываются измеренные значения с учетом инерционности исследуемого объекта, и второй архив, являющийся журналом нештатных ситуаций, в котором регистрируются дата и время отключения и восстановления сетевого питания, а также начало и конец переходных процессов. Устройство функционирует автономно без постоянного подключения к компьютеру.

Полезная модель относится к области электронной техники, а именно к контрольно-измерительным приборам и устройствам, предназначено для измерения, регистрации и архивирования без пропусков в режиме реального времени с учетом инерционности исследуемого объекта биполярных аналоговых, дискретных и частотных сигналов.

Известны устройства регистрации и архивирования (А.Локотков «Устройства связи с объектом. Модули фирмы ADVANTECH». Ж. «Современные технологии автоматизации» 1997 г. №2, с.37, серия ADAM-4000), патент №2182360, содержащие микропроцессор, блок ввода/вывода, интерфейс RS-232/RS-485 с компьютером.

Недостатками этих устройств является поочередное считывание необходимой информации, а при пропадании сетевого питания потеря информации.

Наиболее близким к заявляемому является устройство сбора данных и управления серии ADAM-5000 (А.Локотков «Устройства связи с объектом. Модули фирмы ADVANTECH». Ж. «Современные технологии автоматизации» 1997 г. №2, с.41), содержащее контроллер, который в свою очередь состоит из блока процессора и модулей ввода/вывода. Модули ввода/вывода устанавливают в локальную магистраль блока процессора. Каждый блок процессора может объединять на локальной магистрали до 64 каналов аналогового и/или дискретного ввода/вывода, и при помощи интерфейса RS-485 подобные блоки подключают к персональному компьютеру. Таким образом, они могут быть использованы для построения распределенных измерительных систем и систем управления в промышленности.

Недостатком данного устройства является функционирование его только при наличии компьютера, отсутствие архива, потеря информации при

внезапной поломке компьютера или при пропадании сетевого питания 220 В, кроме этого, при удаленном расположении компьютера отсутствие визуального наблюдения, что создает определенное неудобство для оперативного контроля оператором; невозможность автономного локального малоканального использования там, где нет условий размещения компьютера по разным причинам.

Вышеуказанные недостатки устраняются в устройстве регистрации и архивирования содержащем узел электронных измерений, состоящий из четырехканального мультиплексора и аналого-цифрового преобразователя, микропроцессор, первый архив, второй архив, жидкокристаллический дисплей, часы реального времени и интерфейс RS-232/RS-485 с компьютером, причем первый и второй архивы и часы реального времени связаны с микропроцессором.

В первый архив записывают измеренные значения, во втором архиве, являющийся журналом нештатных ситуаций, регистрируют дату и время отключения и восстановления сетевого питания, а также начало и конец переходных процессов. Глубина первого архива выбирается программно и зависит от величины интервала архивирования, который кратен одной секунде. Величину интервала архивирования можно менять от одной секунды до четырех минут, что соответствует глубине архива от четырех часов до сорока суток соответственно. Запись в архив производится по истечении величины интервала архивирования, в рамках которого производится усреднение измеряемых сигналов по каждому из четырех каналов; усреднение не производится при величине интервала архивирования, равной одной секунде.

Особенностью первого архива является его архитектура, позволяющая настраивать запись измеренных значений в архив с разной скоростью согласно величине интервала архивирования, задаваемой оператором с учетом инерционности исследуемого объекта.

Особенностью первого архива является так же автоматическое изменение величины интервала архивирования при возникновении переходных процессов в измеряемых объектах, и автоматический возврат величины интервала архивирования после прекращения переходных процессов на ранее выбранную оператором величину интервала архивирования. Автоматическое изменение величины интервала архивирования производится по результату измеренного значения согласно выбранным уставкам по каждому каналу: «верхний аварийный предел», «верхний рабочий предел», «нижний аварийный предел», «нижний рабочий предел».

Запись измеренных значений в архив производится с привязкой к дате и времени с точностью до секунды.

Первый архив связан со вторым архивом, представляющий из себя журнал нештатных ситуаций, через дату и время, что расширяет информативность первого архива, привязывая к измеренным значениям, записанным в архив, возникающие нештатные ситуации.

Устройство имеет четыре гальванически изолированных управляющих дискретных канала, по которым выдаются управляющие сигналы на внешний объект.

Устройство имеет собственное питание от ˜187 до ˜242 В, а также имеет трехуровневую гальваническую изоляцию: первый уровень -гальваническая изоляция от сетевого питания 6000 В; второй уровень -между входными каналами и процессором - 3000 В; третий уровень - между процессором и приемопередатчиками интерфейса последовательной связи -не менее 2500 В.

На прилагаемом рисунке размещена блок-схема устройства регистрации и архивирования, где 1-узел электронных измерений, 2-микропроцессор, 3-первый архив, 4-второй архив, 5-часы реального времени, 6-дисплей, 7-блок питания, 8-мультиплексор, 9-аналого-цифровой преобразователь.

Работа устройства регистрации и архивирования осуществляется под управлением микропроцессора на основе алгоритмов, записанных в постоянной памяти микропроцессора.

Устройство работает следующим образом:

Измеряемые сигналы от четырех датчиков поступают на вход четырехканального мультиплексора (8) через прецизионные сопротивления 125 Ом (0,05%), и фильтр подключается на вход 24-разрядного аналого-цифрового преобразователя (9). Преобразованные биполярные / униполярные сигналы обрабатываются микропроцессором (2), и выводятся на жидкокристаллический дисплей (6), и записываются в архив (3) согласно интервалу архивирования, а также одновременно уровень сигнала сравнивают с уставками и при выходе сигнала за пределы уставок выдают управляющий дискретный сигнал, соответствующий текущему каналу, на объект управления через узел выдачи дискретных управляющих сигналов, который реализован на оптронах. При отключении сетевого питания микропроцессор (2) записывает в архив (4) эту информацию и время пропадания сетевого питания. Часы реального времени (5) подключаются к резервному питанию и продолжают работать. На двухстрочном дисплее отображаются одновременно все измеренные значения по 4 каналам в режиме реального времени в выбранных единицах измерения. При подключении устройства к компьютеру в режиме реального времени каждое измеренное значение передается на компьютер с максимальной скоростью 115200 бод, что позволяет контролировать быстрые процессы и создавать архив как на компьютере, так и в самом устройстве. Трехуровневая гальваническая изоляция обеспечивается сетевым трансформатором (6000В), DC/DC конвертором и оптронами. Аппаратно и программно реализованы интерфейсы RS-232 и RS-485. Узел резервного питания обеспечивает работоспособность часов реального времени и запись в журнал нештатных ситуаций при отсутствии сетевого питания. Сетевое питание поступает на вход первичной обмотки трансформатора через сетевой фильтр. Напряжение

может колебаться от 187 до 242 В (50-60 Гц).

Каждое измеренное значение выводят на двухстрочный жидкокристаллический дисплей. Измерения по четырем каналам производят с максимальной скоростью 0,25 секунды на один канал, т.е. 4 измерения в секунду.

Для удобства в эксплуатации устройство оснащено специально разработанной сервисной программой, позволяющей выполнить проверку, настройку и калибровку устройства на любом компьютере.

При помощи специального программного обеспечения, которое представляет из себя систему сбора данных в реальном режиме времени, и интерфейса RS-485 реализуется система последовательной передачи данных с использованием витой пары. Данный интерфейс позволяет объединить в многоточечную сеть до 255 устройств регистрации и архивирования с компьютером в качестве мастера. В устройстве регистрации и архивирования реализована поддержка популярного протокола MODBUS RTU, что позволяет обмениваться данными с любым программным обеспечением верхнего уровня без использования специальных драйверов.

Устройство регистрации и архивирования выполнено в пластмассовом корпусе ABS с двухстрочным жидкокристаллическим дисплеем на верхней части крышки корпуса.

Корпус позволяет установку устройства регистрации и архивирования как на отдельной панели, так и на DIN-рельсе. Для подключения источников сигналов используется терминальный соединитель с винтовой фиксацией, обеспечивающий возможность оперативного присоединения и повышение удобства при обслуживании.

Конструктивно устройство регистрации и архивирования выполнено в едином корпусе с собственным блоком питания.

1. Устройство регистрации и архивирования, содержащее узел электронных измерений, состоящий из четырехканального мультиплексора и аналого-цифрового преобразователя и связанный с микропроцессором, первый архив, второй архив, часы реального времени, жидкокристаллический дисплей и интерфейс RS-232/RS-485, причем первый и второй архивы, жидкокристаллический дисплей и часы реального времени связаны с микропроцессором.

2. Устройство регистрации и архивирования по п.1, содержит четыре гальванически изолированных управляющих дискретных канала, по которым выдаются управляющие сигналы на внешний объект.

3. Устройство регистрации и архивирования по п.1, снабжено собственным блоком питания.