БЛОК АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ (БАР)

14. Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления по п.1, отличающийся тем, что мезонин вывода с открытым коллектором/эмиттером (МВОК) содержит инвертор, соединенный с TTL-входом, согласующий транзисторный каскад, вход которого соединен с выходом инвертора, элемент оптогальванической развязки, вход которого соединен с выходом согласующего транзисторного каскада, и выходные ключевые схемы, соединенные по входу с коллектором и эмиттером транзисторного элемента оптогальванической развязки, а по выходу через предохранительные и ограничительные элементы - с выходом мезонина.
Недостатком данного аналога (прототипа) является:
- постоянный и ограниченный набор функциональных модулей, не позволяющий гибко перестраивать и наращивать количество контролируемых и управляемых параметров;
- устаревшая элементная база и определяемые ею схемотехнические решения;
- усложненность конструктивной базы, определяющей соответствующую технологичность, недостаточную надежность и высокую стоимость.
Сущность технического решения
Известный блок автоматического регулирования (БАР) для регулирования давления, расхода, разряжения, уровня, температуры, мощности, концентрации веществ, скорости перемещения или вращения и других параметров, которые могут быть преобразованы в сигналы постоянного тока.
Целью создания данного технического решения является расширение функциональных возможностей, получение качественно улучшенных характеристик, реализацию на современной элементной базе, с малыми массо-габаритными параметрами, приспособленного к эксплуатации в жестких климатических условиях, повышенной надежности и живучести.
Техническим результатом создания и отличительной особенностью заявляемого блока автоматического регулирования от аналогичных изделий является возможность его проектной компоновки, «тонкой настройки» под конкретный объект автоматизации.
Конкретный состав, типы и количество мезонинов являются гибкой перестраиваемой структурой, а БАР дополнительно содержит программируемую логическую интегральную схему (ПЛИС) Spartan 3, первые входы-выходы которой соединены с выходами-входами мезонинов МВА, МВЦ, МВВЦ, МВВА, МИ, генератор, выход которого соединен со входом ПЛИС Spartan 3, энергонезависимое запоминающее устройство ЭНЗУ и датчик температуры, входы-выходы которых соединены со вторыми выходами-входами ПЛИС Spartan 3, ПЛИС CPLD, входы-выходы которой соединены с третьими выходами-входами ПЛИС Spartan 3, элементы индикации и элементы
Промышленная применимость
Данное техническое решение промышленно реализуемо, обладает расширенными функциональными возможностями, более улучшенными качественными характеристиками, выполнено на современной элементной базе, с лучшими массо-габаритными параметрами, приспособлено к эксплуатации в жестких условиях, обладает повышенной надежностью и живучестью.
БАР обеспечивает выполнение следующих функций:
а) информационных:
1) сбор (измерение) аналоговых и дискретных сигналов от датчиков о состоянии технологического объекта (далее - ТО);
2) обмен информацией с внешними системами по цифровым каналам связи;
3) выявление и индикация отклонений аналоговых параметров от установленных значений;
4) регистрация (архивирование) измеряемых и рассчитываемых параметров, информации о событиях, очередности срабатывания защит, блокировок, состоянии механизмов, действиях операторов;
5) технологическая сигнализация;
6) вычисление комплексных параметров и показателей;
б) управляющих:
1) защита технологического оборудования;
2) управление системами безопасности (защитной, локализирующей, обеспечивающей);
3) автоматическое управление (блокировки);
4) дистанционное управление;
5) автоматическое регулирование;
в) вспомогательных:
1) диагностика состояния оборудования с применением специальных средств;
2) диагностика состояния аппаратных и программных средств автоматизации;
3) централизованное опробование защит и блокировок. Современная элементная база:
- встраиваемый одноплатный компьютер формате ЕТХ компании Kontron;
- программируемая логическая интегральная схема (ПЛИС) фирмы Xilinx Spartan3;
- стандарт ТСА.
Устойчивость к внешним воздействующим факторам
Вид климатического исполнения БАР - УХЛ4 по ГОСТ 15150, БАР сохраняет внешний вид и работоспособность при воздействии следующих климатических факторов:
- температура окружающего воздуха от плюс 1 до плюс 40°С;
- относительная влажность воздуха 80% при 25°С;
- атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт.ст.). БАР устойчив к воздействию вибраций до 25 Гц при амплитуде до 0,1 мм. БАР является сейсмостойким в трех пространственных компонентах при землетрясениях в диапазоне частот от 1 до 30 Гц с параметрами, приведенными в таблице 1, что соответствует 8 баллам на отметке 20 м по шкале MSK-64.
Таблица 1
Частота, Гц
Ускорение, м/с<sup>2</sup>
Частота, Гц
Ускорение, м/с<sup>2</sup>
1
2,8
12
2,88
2
3,6
13
2,72
3
4,8
14
2,56
4
5,2
16
2,36
5
4,8
18
2,16
6
4,4
20
2,00
7
4,2
22
1,92
8
4,0
24
1.84
9
3,6
26
1,76
10
3,2
28
1,68
11
3,04
30
1,60
Наружные поверхности БАР устойчивы к дезактивирующим растворам следующего состава:
1-й состав:
- едкий натр - 50-60 г/л;
- перманганат калия - 5-10 г/л.
2-й состав - щавелевая кислота - 20-40 г/л.
Надежность БАР
Средняя наработка на отказ БАР не менее 500000 ч (в режиме дублирования).
Среднее время восстановления работоспособности - не более 1 ч (восстановление проводится путем обнаружения и замены неисправного БАР).
Средний срок службы БАР, при условии восстановления отказавших средств, не менее 30 лет, при соблюдении правил эксплуатации, оговоренных в соответствующей документации (критерием предельного состояния является невозможность восполнения ЗИП).
Средний срок сохраняемости без переконсервации - не менее 5 лет.