Устройство контроля температуры в пространственно рассредоточенных климатических камерах
TEMPERATURE IN THE SPATIALLY DISTRIBUTED CLIMATIC CHAMBERS CONTROL DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение.
Изобретение относится к устройствам контроля, а именно, к устройствам дистанционного контроля испытательного оборудования в испытательных центрах на заводах и может быть использовано в устройствах контроля температуры в пространственно-рассредоточенных климатических камерах (в дальнейшем камерах) и электропечах (в дальнейшем печах) на заводах.
Специфика климатических камер
Камеры, используемые на нашем предприятии для испытания изделий, были выпущены в ГДР в 80-х годах прошлого столетия, многократно выработали гарантийный ресурс, часть элементов системы контроля и регулирования температуры в камерах отказала, запасные части не выпускаются, и ремонт невозможен. Возникла дилемма - купить новые камеры или разработать какое-то устройство, позволяющее продолжить использовать по назначению эти камеры. Во-первых, камеры очень дорогие. Но, главное, путь покупки очень длительный и предприятие осталось бы на некоторое время без возможности проводить климатические испытания изделий, что, при неустановившейся рыночной экономике и жесточайшей научно-технической конкуренции, равносильно «гибели» предприятия. Поэтому было разработано и внедрено устройство телемониторинга температуры камер, вследствие чего камеры продолжают использовать по назначению.
Уровень техники.
Из существующего уровня техники известно устройство контроля температуры в камере (фиг. 1) [Термокамера типа TV1000/2000. Инструкция по эксплуатации. ГДР, 1974], содержащее датчики (один или несколько) температуры в камерах и электрический блок управления, содержащий механический регистрирующий прибор - самописец, устройство задания уставок по температуре и регулятор температуры. Недостатками этого устройства являются: конструктивно не предусмотрена выдача информации о температуре в камере во внешнюю среду, необходимо регулярно сменять бумагу в самописце и заправлять его специальными чернилами, низкая точность регулирования температуры в камере, сравнительно частые отказы механических узлов системы контроля температуры. Но наиболее ощутимым недостатком таких камер является то, что нужно дежурить возле камер при испытании уникальных приборов бортовой аппаратуры (БА) космических аппаратов (КА), что практически не всегда возможно. В силу производственной специфики, камеры, как правило, находятся в нескольких помещениях, на нескольких этажах, или даже в разных зданиях. Контроль температуры в камерах практически осуществляется путем обхода испытателем камер. Поэтому обязательно имеют место неконтролируемые интервалы испытания изделий в камерах, что чревато весьма нежелательными последствиями: уникальное дорогостоящее изделие можно сжечь (при высокой температуре в камере) или «заморозить» (при низкой температуре в камере).
Известен способ дистанционного наблюдения за подвижными объектами [Способ комплексного телемониторинга подвижных объектов. Патент РФ 2216047 С2, G08B 26 RU, приоритет 16.05.2001]. Согласно этого способа при телемониторинге подвижных объектов необходимо решать следующие задачи: идентификационную, навигационную, телеметрическую и принятия решения. Такой способ применяют в космических навигационных системах GPS и ГЛОНАСС. Телеметрические системы КА этих систем могут решить нашу задачу, но это неоправданно дорого, поэтому использование такого телемониторинга для нашей задачи не целесообразно.
С использованием компьютерных технологий реализован мониторинг нефте-, газо- и электросетей, атомных электростанций, космической обстановки вокруг Земли [Фаворский Л.С. Организация связи на нефте- и газопроводах (Принципы построения и основные составляющие). ООО «Фирма РКК», 2012]. При этих типах мониторинга решаются специфические задачи, свойственные только этим направлениям, и поэтому эти устройства мониторинга нельзя применить в испытательных центрах на заводе для контроля температуры в камерах.
Системы телемониторинга применяют и в медицине. Так, в работе [Рекламная листовка ООО «МЕДСОФТ». Информационная система удаленного мониторинга пациентов. ООО «МЕДСОФТ», 2012. www/med-soft.ru] представлен программно-технический комплекс Medexis mHealth дистанционного мониторирования состояния здоровья человека и автоматизированное рабочее место врача. Система состоит из специализированного программного обеспечения на платформах Symbian, Maemo 5, MeeGo. Но этот комплекс нельзя использовать для, поскольку там специфические компьютерные программы.
На западном рынке известна система мониторинга температуры и влажности «testo Saveris» [Рекламная листовка. 0572 0160 - Система мониторинга температуры и влажности testo Saveris, 2012], предназначенная для измерения температуры и влажности окружающей среды, использующая проводный и беспроводный способы передачи данных на расстояние до 100 м, но в качестве источника питания приборов используется аккумулятор. Поэтому для камер эта система не целесообразна.
Следует отметить, что существуют и другие системы телемониторинга в различных областях деятельности человека, но все они построены применительно к специфике решаемой задачи. Из этого анализа ясно, что камеры должны иметь выход во внешнюю среду, а устройство контроля должно иметь современный компьютер с соответствующим программным обеспечением, позволяющий вести автоматический телемониторинг пространственно-рассредоточенного оборудования. В нашем случае ни того ни другого нет.
Из проведенного анализа следует, что задача телемониторинга температуры в камерах, в нашем случае, свелась к практическому решению четырех задач:
1. Оснащение камер автоматическими приборами, позволяющими одновременно измерять, регулировать температуру в камерах и печах и выдавать данные в линию связи.
2. Создание линий связи между камерами и рабочим местом.
3. Организация рабочего места на основе компьютерной технологии.
4. Разработка конкретного программного обеспечения телемониторинга применительно к прстранственно-рассредоточенным камерам.
Анализ и выбор измерителей-регуляторов для камер
В настоящее время промышленностью выпускается широкий спектр измерителей-регуляторов (в дальнейшем приборов) различного назначения и исполнения. Так ЗАО «Промприбор» [Рекламная листовка ЗАО «Промприбор». Комплексные поставки контрольно измерительных приборов. 2012. www.pp66.ru] выпускает ИРТ-4 - стационарные многоканальные прибор, предназначенные для непрерывного измерения, регулирования и регистрации температуры воздуха. Они имеют интерфейсы связи с компьютером RS-485, RS-232 и комплектуется преобразователями (датчиками) различного исполнения. Но в камерах уже стоят датчики температуры, поэтому этот прибор не выбираем.
Зеленоградская фирма «ЭКСИС» выпускает измерители температуры и относительной влажности типа ИВТМ-7 различного назначения [Рекламная листовка фирмы «ЭКСИС». Экологические сенсоры и системы. Измерители температуры и относительной влажности. Зеленоград. 2012. www.cksis.ru]. В «ЭКСИС» имеется уникальный измеритель влажности и температуры ИВТМ-7 Н-17-02, имеющий малые габариты и память на 10000 результатов, что позволяет использовать его длительное время. Но его питание от аккумуляторной батареи, а не от сети 220 В, что, в нашем случае, неудобно. В приборах ИВТМ-7 М3, М5-3 питание существляется как от аккумулятора, так и от сети 220 В, а данные от прибора могут передаваться по интерфейсу RS-485. Но эти приборы переносные и не предусмотрены конструктивно для крепления в каких-либо устройствах. Поэтому эти приборы не подходят.
Пермское предприятие ООО «Термосенсор» выпускает комбинированный датчик влажности (емкостной) и температуры ЕДВ2Б [Комбинированный датчик влажности (емкостной) и температуры ЕДВ2Б. Паспорт ООО «Термосенсор». Пермъ.2012]. Но у него нет функции регулирования контролируемого параметра, а диапазон измерения температуры от - 40°С до +85°С, что не годится для камер.
ЗАО «ПРИСТ» рекламирует [Прайс-лист ЗАО «ПриСТ». Контрольно-измерительное оборудование. 2008. www.prist.ru] измерители параметров окружающей среды фирм «Metrel», «АРРА», «CENTER». Фирма «Metrel» предлагает универсальный измеритель температуры воздуха, скорости воздушного потока, массового расхода, относительной влажности, точки росы и т.д. (всего 19 параметров). Для камер это не нужно. Фирма «АРРА» предлагает в качестве измерителей температуры термометры типа «АРРА 52». «CENTER» предлагает широкий набор измерителей температуры и влажности серии CENTER 300. У всех этих приборов есть только функция измерения параметров и нет функции выдачи сигналов на исполнительные элементы, т.е. нет функции регулирования параметра. Поэтому эти приборы не годятся для камер.
Пермское приборостроительное предприятие «Системы контроля» выпускает многоканальный программируемый регулятор температуры «Термодат - 29Е1» [Многоканальный регулятор температуры и влажности Термодат-29Е1. Руководство пользователя. Приборостроительное предприятие «Система контроля». Пермь, 2012] с широким набором функций и с диапазоном измерения температуры от - 100°С до +2500°С, который для камер не нужен. Поэтому этот прибор для камер не подходит.
Фирма АВ «Umega» выпускает цифровые приборы [E5CN, E5CN-U. Цифровые регуляторы температуры. Руководство пользователя. OMRON. 2004; E5CN. Инструкция по эксплуатации. SNOL. АВ «Umega». www.snol.biz], предназначенные для автоматического регулирования температуры в электропечах. Прибор E5CN имеет два жидкокристаллических цифровых дисплея. Верхний показывает текущую температуру в камере электропечи, нижний - уставку температуры, т.е. заданное значение температуры. Прибор позволяет устанавливать верхнюю и нижнюю границы регулирования температуры относительно уставки. Прибор имеет один вход, сравнительно простой, поэтому его можно использовать для регулирования температуры в печи.
Московская компания «ОВЕН» выпускает приборы серии ТРМ (ТРМ202, ТРМ210, ТРМ138 и др.) [ТРМ202. Измеритель-регулятор двухканальный. Руководство по эксплуатации. Компания «ОВЕН». Оборудование для автоматизации. Москва; ТРМ210. Измеритель ПИД-регулятор. Руководство по эксплуатации. Компания «ОВЕН». Оборудование для автоматизации. Москва; ТРМ138. Измеритель-регулятор универсальный восьмиканальный. Руководство по эксплуатации. Компания «ОВЕН». Оборудование для автоматизации. Москва;], предназначенные для измерения и автоматического регулирования температуры. Приборы имеют входные устройства для подключения датчиков и выходные устройства для выдачи сигналов на исполнительные элементы и во внешнюю среду через встроенный интерфейс RS-485. Это дает возможность подключить к камере внешний компьютер через соответствующую линию связи и осуществлять контроль и регулирование температуры с этого компьютера.
На основании вышеприведенного анализа для камер были выбраны и установлены в них измерители-регуляторы ТРМ138 (фиг. 2), ТРМ202 (фиг. 3), а для печей - ТРМ210 (фиг. 4), E5CN (фиг. 5).
Поиск и выбор программного обеспечения для устройства телемониторинга температуры камер
В настоящее время не существует единого программного обеспечения, пригодного для телемониторинга любых процессов. Тем не менее, во всех системах телемониторинга можно выделить ряд принципов построения, элементов и функций. Как правило, это многоуровневые системы. Нижний уровень - уровень объекта (контроллерный) - он реализуется датчиками и программируемыми логическими контролерами. Дня контроля и регулирования температуры в камерах целесообразней использовать контроллеры с операционными системами реального времени.
Управление локальными контроллерами осуществляется с помощью специализированного программного обеспечения (ПО), к которому относятся пакеты типа ISaGRAF (CJ International France), InConrol (Wonderware, USA), Paradym 31 (Intellution, USA). После изучения различных программных обеспечений в открытых литературных источниках и в Интернете выявлено, что монополистом является ПО «SCADA», реализованное практически во всех пакетах.
Непосредственно ПО SCADA применить для решения нашей задачи нельзя, это только универсальный комплекс взаимосвязанных программ, предназначенный для автоматизированной разработки и создания ПО системы автоматизации без реального программирования. Оно содержит только программные средства исполнения разработанных прикладных программ. На основе SCADA-системы в настоящее время разработано несколько специализированных программных комплексов: SCADA-система «Венец», автоматизированная информационно-измерительная система «ЭНТЕК», интегрированная SCADA и SoftLOGIC система Master SCADA, SCADA-система OWEN PROCESS MANAGER (ОРМ) и др. Анализ этих и других систем показал, что ни одну из имеющихся систем непосредственно невозможно использовать для решения наших задач, поскольку каждая из них разработана для конкретных технологических процессов, но наиболее подходящей является ОРМ. С использованием ОРМ и было разработано ПО телемониторинга температуры в камерах, применительно к нашей задаче.
Проведены патентные исследования изобретений и полезных моделей Российской Федерации, стран СНГ и зарубежных стран по классам G08B 26/00, G05D 23/19, G05D 23/30, F25D 13/02 с 1994 г. по настоящее время. При проведении анализа уровня техники по патентным источникам информации не обнаружено аналогов, характеризующихся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. По существенным признакам наиболее близким оказался один аналог [Термокамера типа TV1000/2000. Инструкция по эксплуатации. ГДР, 1974], который и был принят за прототип.
Раскрытие изобретения
Цель изобретения - исключить возможную порчу изделий при их испытании в камерах путем исключения неконтролируемых интервалов испытаний и повысить точность регулирования температуры в камерах.
Поставленная цель достигается устройством контроля температуры в пространственно рассредоточенных климатических камерах, содержащим в каждой камере датчики температуры внутри камеры, устройства регистрации результатов измерения, задания и регулирования температуры в камере, причем дополнительно введено устройство автоматического многоуровневого непрерывного телемониторинга температуры в камерах, содержащее в каждой камере автоматический измеритель-регулятор температуры, рабочие места уровней телемониторинга, линии взаимного обмена данными между прибором и рабочим местом и между рабочими местами, при этом все рабочие места содержат компьютер, конвектор, модем, причем измеритель-регулятор с помощью клеммника подключен к электрической схеме камеры и к линии взаимного обмена данными, конвектор выполнен с возможностью передачи результатов измерения температуры от прибора на компьютер и уставок температуры от компьютера на измеритель-регулятор, модем выполнен с возможностью обмена данными между компьютерами рабочих мест, линии взаимного обмена данными между рабочими местами, расположенными в разных зданиях, телефонные дуплексные, измеритель-регулятор в каждой камере выполнен с возможностью отображения результатов измерения, задания, регулирования температуры в камере и передачи данных через интерфейс RS-485 на компьютер рабочего места, при этом через RS-485 возможно управление температурой камер с компьютера рабочего места.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью существенных признаков заявленного устройства, является исключение возможной порчи изделий при их испытании в камерах путем исключения неконтролируемых интервалов работы камер за счет введения устройства автоматического многоуровневого непрерывного телемониторинга температуры одновременно у всех пространственно рассредоточенных камер с одного рабочего места в реальном времени, повышение точности регулирования температуры в камерах за счет применения современных автоматических измерителей-регуляторов, существенное продление срока использования камер по назначению.
К защите патентом Российской Федерации предлагается устройство контроля температуры в пространственно рассредоточенных климатических камерах.
Краткое описание чертежей
На фигуре 1 показана типовая климатическая камера. Здесь:
1. Устройство регистрации параметров - самописец.
2. Устройство задания температуры.
3. Измеритель-регулятор ТРМ202, установлен в камеру.
На фигурах 2, 3, 4 и 5 показаны измерители-регуляторы ТРМ138, ТРМ202, ТРМ210, E5CN, соответственно.
На фигуре 6 приведена полная реальная схема заявленного устройства контроля температуры в камерах и печах. На схеме введены следующие сокращения: ПК - персональный компьютер, ИРТ - измеритель-регулятор температуры. На фигуре 6 арабскими цифрами обозначены следующие элементы чертежа:
1. Комнаты в здании 1 №№132, 133, 141, в здании 2 №№21, 22, 23, в которых размещены испытательное оборудование (камеры, печи, шкафы) и рабочие места, с которых осуществляется контроль испытательного оборудования и управления им.
2. Пространственно рассредоточенные климатические камеры 1-7, для которых и разработано в данной заявке устройство автоматического многоуровневого непрерывного телемониторинга температуры.
3. Нагревательные печи 1-4, в которых тоже осуществляется телемониторинг температуры с помощью заявленного устройства.
4. Шкафы 1, 2, 3 управления системами магнитного подвеса ротора турбины газоперекачивающей станции.
5. Стенд, имитирующий турбину газоперекачивающей станции.
6. ИРТ - измерители-регуляторы температуры, использующиеся в камерах печах.
7. Модем ZyXEL Р-871М для физического сопряжения информационного сигнала с телефонным дуплексным каналом связи для высокоскоростного обмена информацией.
8. ПК - персональный компьютер, основной элемент системы телемониторинга.
9. Конвертер USB/RS-485 предназначен для подключения устройств с интерфейсом RS-485 (ИРТ-ы) к ПК через порт. Они осуществляют сбор информации для компьютера от ИРТ камер и печей.
10. Коммутатор CNEH-624 предназначен для передачи информации от шкафов 1, 2, 3 на компьютер (8) рабочего места 2.
На фигуре 7 приведена схема соединительного клеммника измерителя-регулятора для его подключения к электрической схеме камеры и к линии связи. Для примера показан клеммник прибора ТРМ202, в остальных приборах аналогично. Схема заимствована из Руководства по эксплуатации ТРМ202.
На фигуре 8 приведена полная реальная схема телемониторинга второго уровня. На схеме арабскими цифрами обозначены следующие элементы чертежа (так же, как на фиг 6):
2. Климатическая камера 7.
3. Нагревательные печи 3, 4.
4. Шкафы 1, 2, 3 управления системами магнитного подвеса ротора турбины газоперекачивающей станции.
5. Стенд 13АГ-1278, имитирующий турбину газоперекачивающей станции.
6. ТРМ138 - измеритель-регулятор температуры камеры 7.
8. Компьютеры второго уровня телемониторинга (рабочего места 2).
9. Конвертер USB/RS-485 осуществляет сбор информации о температуре от ИРТ камеры 7 и печей 3 и 4 для компьютера IPC 510 второго уровня телемониторинга (рабочего места 2).
10. Коммутатор CNEH-624 предназначен для передачи информации от шкафов 1, 2, 3 на компьютер IPC 510 второго уровня телемониторинга (рабочего места 2).
На фигуре 9 показана фотография реальной мнемосхемы второго уровня телемониторинга на рабочем столе компьютера.
На фигуре 10 приведена полная реальная схема линии связи между рабочим местом второго уровня телемониторинга (РМ2) и центральным рабочим местом (ЦРМ). Здесь сокращение ПК - персональный компьютер. Остальные обозначения общеизвестны.
На фигурах 11…16 показан процесс построения телемониторинга с помощью ОРМ.
На фигуре 11 показан вид рабочего стола ПК после загрузки ОРМ.
На фигуре 12 показано меню ОРМ.
На фигуре 13 показан вид окна ПК для выбора интерфейса.
На фигуре 14 показан вид окна ПК для выбора номера (базового адреса) измерителя-регулятора (номера камеры) и задания ему параметров телеметрирования.
На фигуре 15 показан вид окна ПК для определения периодичности опроса компьютером выбранного измерителя-регулятора (камеры).
На фигуре 16 показан вид рабочего стола ПК с мнемосхемой первого выбранного измерителя-регулятора (камеры)
На фигуре 17 показан вид рабочего стола ПК (пример) с мнемосхемой телемониторинга камер здания 1.
На фигуре 18 показан вид рабочего стола ПК (пример) с полной мнемосхемой всего оборудования.
На фигуре 19 показан вид рабочего стола ПК (пример) с графиками температуры одновременно нескольких камер. На ПК все графики разного цвета.
На фигуре 20 показан вид рабочего стола ПК (пример) с графиком температуры одной камеры.
На фигуре 21 показан вид рабочего стола ПК (пример) с таблицей из архива с температурами одновременно всех включенных камер за интервал 45 минут.
Осуществление изобретения
Анализ устройств контроля температуры в камерах и печах на предприятиях показал, что в настоящее время на предприятиях в России (за рубежом - автору неизвестно) нет устройств телемониторинга температуры пространственно рассредоточенных камер, следовательно, нет возможности заимствовать какую-либо часть телемониторинга для решения нашей задачи. Поэтому пришлось разрабатывать устройство телемониторинга камер, применительно к специфике нашего предприятия, практически с «нуля».
Заявленное устройство представлено на фиг. 6, где ИРТ - измеритель-регулятор температуры, ПК - персональный компьютер, обозначения остальных элементов устройства общеизвестны. На нашем предприятии камеры находятся в 2-х зданиях (условно - здание 1 и здание 2): в здании 1 - на двух этажах (3 и 4), в здании 2 - на одном этаже, на 3-м этаже здания 1 - в 3-х комнатах (131, 132, 133 - условно), на 4-мэтаже - в одной комнате (141), здесь же находится центральное рабочее место (3-й уровень контроля), в здании 2 - в 3 комнатах (21, 22, 23), при этом в комнате 22 находится рабочее место 2-го уровня контроля температуры. В комнатах 133 и 21 находятся печи 1, 2, 3, 4.
В зависимости от количества датчиков температуры в камерах и печах и назначения камер, в них установлены разные типы приборов: в камерах 1 и 7 установлены измерители-регуляторы ТРМ138 (фиг. 2), в остальных камерах - ТРМ202 (фиг. 3), в печах - ТРМ210 (фиг. 4) и E5CN (фиг. 5). Подключение измерителя-регулятора к датчикам, сети питания, исполнительным элементам и линии связи производится через присоединительный клеммник (фиг. 7 в ТРМ202, в остальных приборах аналогично), расположенный на задней панели прибора, по схеме, приведенной в [ТРМ202. Измеритель-регулятор двухканальный. Руководство по эксплуатации. Компания «ОВЕН». Оборудование для автоматизации. Москва. ТРМ210. Измеритель ПИД-регулятор. Руководство по эксплуатации. Компания «ОВЕН». Оборудование для автоматизации. Москва. ТРМ138. Измеритель-регулятор универсальный восьмиканальный. Руководство по эксплуатации. Компания «ОВЕН». Оборудование для автоматизации. Москва. E5CN. Инструкция по эксплуатации. SNOL. АВ «Umega».]. Схема клеммника (фиг. 7) заимствована из Руководства по эксплуатации ТРМ202. Именно клеммник позволил согласовать прибор с электрической схемой камеры или печи и с линией связи.
Заявленное устройство (фиг. 6) содержит измерители - регуляторы температуры (ИРТ), установленные во всех камерах (3 на фиг. 1, для примера показан ТРМ202), рабочее место 2-го уровня контроля (РМ2) в комнате 22 здания 2, центральное рабочее место (ЦРМ) в комнате 141 на этаже 4 здания 1, линии связи, при этом рабочие места содержат компьютер (ПК), модем и конвектор, причем на ПК РМ2 информация о температуре в камере 7, печах 3 и 4 поступает через конвектор, а от шкафов 1, 2 и 3.- через коммутатор, на ПК ЦРМ информация с ПК РМ2 поступает через телефонные дуплексные линии связи, а информация о температуре камер 1, …, 6 и печей 1, 2 - через конвектор. Информация о температуре камер и печей поступает на ПК рабочих мест по обычным двухпроводным линиям связи.
Осуществление заявленного устройства производится в следующей последовательности:
1. Оборудовать линии связи между камерами и рабочими местами, а также между рабочими местами.
2. Установить на переднюю панель камер соответствующие приборы, подключить их к электрической схеме камеры и к линии связи и ввести в их память необходимые данные. Эти операции необходимо выполнять по инструкциям на соответствующий прибор.
3. Оборудовать рабочие места: установить на них компьютер, конвектор, модем, соединить их между собой и подключить к линиям связи.
4. Установить в компьютеры программы OWEN PROCESS MANAGER (ОРМ) и создать мнемосхемы на рабочих столах компьютеров.
5. Ввести в компьютеры данные о приборах и другие данные, необходимые для автоматической работы ОРМ.
6. Включить камеры, задать тестовые температуры с приборов.
7. Проверить автоматическую работу устройства телемониторинга температуры камер.
Заявленное устройство контроля температуры в камерах имеет 3 уровня контроля: 1 уровень контроля - контроллерный, т.е. температуру в камере или печи контролируют непосредственно на цифровом индикаторе прибора камеры или печи. На 2-м уровне - на ПК РМ2 отображается температура одновременно всех камер, печей и параметры шкафов, подключенных к рабочему месту 2-го уровня, 3-й уровень контроля осуществляется на ПК ЦРМ одновременно всех камер, печей и параметров шкафов.
Устройство телемониторинга 2-го уровня (в здании 2) показано на фиг. 8. Устройство работает следующим образом. Текущее значение температуры в камере 7 измеряется пятью термодатчиками, обрабатывается прибором ТРМ138 и поступает через конвектор на ПК IPC-510 и отображается на экране его монитора в форме таблицы (1 на фиг. 9). Видно, что в этой таблице отображается одновременно пять значений температуры, так как в камере 7 температура измеряется пятью датчиками. К этому же конвектору подключены, через специальные проводные линии связи, приборы ТРМ210 печей 3 и 4, которые находятся в комнате 21. Поэтому, данные о температурах в этих печах тоже поступают на ПК IPC-510 и тоже отображается на экране его монитора (2 на фиг. 9). С компьютера ПК IPC-510 дистанционно можно задавать уставки температур в камере 7 (в ТРМ138) и печах 3 и 4 (в ТРМ210).
Заявленное устройством контроля позволяет также, одновременно с температурой камер, контролировать и отображать на компьютерах РМ2 и ЦРМ параметры испытываемых в камерах тех изделий, чьи параметры контролируются специальным устройством и могут быть переданы через свой интерфейс в линию связи. Так в камере 7, в комнатах 22 и 23 (вне камеры) включены на испытание шкафы управления системами магнитного подвеса ротора турбины для газоперекачивающей станции газовой промышленности (наше предприятие выпускает и испытывает такие системы). Параметры этих шкафов контролируют (не отображают, а только записывают в собственную память и выдают в линию связи) встроенные в шкаф специализированные компьютеры. На ПК РМ2 и ЦРМ, одновременно с отображением температуры в камерах и печах, отображаются и параметры шкафов. Информация о параметрах шкафа поступает от встроенного в шкаф компьютера (Industrial computer 510) через коммутатор CNEH-624 на ПК IPC-510 РМ2 и отображается на экране его монитора (3 на фиг. 9). Вид рабочего стола ПК РМ2 показан на фиг. 9.
Для передачи информации от РМ2 (из здания 2) на ЦРМ (в здание 1) была приспособлена дуплексная линия местной телефонной связи между зданиями 1 и 2. Для физического сопряжения информационного сигнала с телефонным каналом на обоих концах телефонной линии были подключены модемы ZyXEL Р-871М. В здании 2 вход модема подключен к коммутатору CNFH-624, а его выход - к телефонной линии. Таким образом, линия связи между ПК РМ2 и ЦРМ имеет вид, представленный на фиг. 10. На ПК ЦРМ данные о температурах в камерах и печах в здании 1 поступают тоже через конвектор.
Построение устройства контроля с использованием ОРМ
1. Запустить программу ОРМ. После загрузки программы открывается окно «Owen Process Manager: новый процесс» (Фиг. 11).
2. В открывшемся окне правой кнопкой мыши открываем меню (Фиг. 12) и в нем выбираем «Добавить интерфейс». Открывается окно «COM3: определение инт…» (Фиг. 13).
3. В открывшемся окне выбираем интерфейс АС-4. Нажать «ОК». Открывается окно «Определение прибора» (Фиг. 14).
4. В этом окне правой кнопкой мыши открываем меню (Фиг. 12) и в нем выбираем «Добавить прибор».
5. В этом окне вводим базовые параметры поочередно для всех приборов, установленных в камерах и печах, в соответствии с их базовыми адресами.
6. После введения базовых параметров для первого прибора в окне «Определение прибора» нажимаем клавишу «Параметры опроса». Открывается окно «Определение прибора» (Фиг. 15) для задания параметров опроса прибора.
7. Выбираем «Постоянный опрос». Нажать ОК. На экране монитора ПК ЦРМ появляется мнемосхема системы телемониторинга первого выбранного прибора (Фиг. 16), следовательно, камеры.
8. Мышкой кликнем «Файл». Открывается меню и в нем задаем команду «Сохранить файл-конфигурацию». В памяти ПК ЦРМ сохраняются параметры первого прибора и его мнемосхема на экране ПК.
9. В этом окне кликнем правой кнопкой мыши, открывается меню и в нем выбираем «Добавить прибор». Открывается окно «Определение прибора» (Фиг. 14).
10. Вводим базовые параметры следующего (второго) прибора и последовательно выполняем пункты 6, 7, 8 и 9. На экране монитора ПК ЦРМ к уже созданной мнемосхеме первого прибора добавляется мнемосхема второго прибора.
11. Аналогично загружаем в компьютер параметры поочередно остальных приборов. При этом после загрузки параметров очередного прибора, к уже созданной мнемосхеме загруженных приборов добавляется мнемосхема очередного прибора.
12. После загрузки в ПК ЦРМ последнего прибора на экране остается полная мнемосхема телемониторинга камер и печей 1-го здания (Фиг. 17).
13. После сохранения файла-конфигураци на рабочем столе появляется ярлык, которому мы дали название «Температура». В этом окне (Фиг. 17) нажимаем кнопку «Запустить процесс». Начинается штатный автоматический непрерывный сбор и отображение на экране данных о текущей температуре одновременно во всех включенных камерах и печах.
14. Включить телемониторинг второго уровня контроля температуры. Для этого нужно на рабочем столе загрузить папку «2 здание (Температура) RDP». В окне набрать пароль второго уровня контроля и нажать «ОК». На рабочем столе, дополнительно к уже открытой мнемосхеме, отображается мнемосхема второго уровня телемониторига (Фиг. 18).
Заявленное устройство контроля температуры в камерах работает следующим образом:
1. Включить камеры (по инструкции для камер). При этом одновременно подается напряжение на измеритель-регулятор (прибор), установленный в каждой камере.
2. На приборах камер и печей становить уставки температуры и ввести их в память приборов (по инструкции на приборы). Приборы готовы к автоматическому регулированию температуры в камерах и к выдаче данных в линию связи.
3. В камере включить нагреватели. Прибор начнет автоматическое регулирование температуры в камере и выдачу в линию связи результатов измерения температуры в камере.
4. Включить компьютеры на рабочих местах. Автоматически загружается ПО ОРМ. После загрузки ПК на рабочем столе нажать клавишу «Температура». На мониторе ПК РМ2 отображается мнемосхема 2-го уровня телемониторинга (Фиг. 9), на мониторе ПК ЦРМ - Мнемосхема всех камер, печей и шкафов (Фиг. 18).
При необходимости результаты телемониторинга температуры могут быть представлены, дополнительно к аналоговой форме по мнемосхеме, еще в графической форме за любой интервал испытаний одновременно для всех включенных камер и печей (Фиг. 19), или только для любой одной камеры или печи (Фиг. 20), а также и табличной форме (Фиг. 21).
Устройство контроля будет автоматически работать сколь угодно долго, пока его не выключишь.
Принципиальное техническое отличие заявленного устройства от прототипа состоит в исключении неконтролируемых интервалов испытания уникальных дорогостоящих изделий за счет контроля одновременно всего испытательного оборудования с одного рабочего места в реальном времени с помощью телемониторинга, что и обеспечивает своевременное обнаружение нежелательных изменений температурных режимов камер или их отказ и, следовательно, в исключении возможной порчи изделий при их испытании в камере, в повышении точности регулирования температуры в камерах за счет применения современных автоматических измерителей-регуляторов.
Устройство телемониторинга позволяет восстановить историю испытания изделий в камерах и печах в табличной или графической форме одновременно по всем камерам и печам или по любой одной камере или печи за любой интервал испытаний. Следует отметить, что в архиве компьютера хранятся данные телемониторинга температуры всех камер и печей за все время испытаний, что позволяет, сравнительно просто и быстро их воспроизвести и проверить результаты температурных испытаний изделий, что исключительно важно при отказе бортовой аппаратуры космического аппарата после его запуска на орбиту. Вследствие внедрения всей совокупности технических усовершенствований беспрерывно продолжается использование климатических камер и печей по назначению.
Заявленное устройство является автоматической человеко-машинной системой будущего, прообразом перспективных систем автоматического контроля промышленного испытательного оборудования и управления режимами испытания изделий, оно подняло контроль испытательного оборудования на новый, именно, интеллектуальный уровень, перераспределило функции контроля между человеком и автоматом в пользу человека - испытателю оставлена только функция принятия решения при возникновении нештатных ситуаций.
Устройство имеет еще и прикладное значение - оно позволило автоматизировать аттестацию климатических камер и печей, следствием чего получилось значительное ускорение аттестации и полное исключение при этом рутинных обременительных для человека работ.