Оборудование для автоматизации НПО «КонтрАвт»

Введение

Сегодня на рынке средств локальной автоматизации, контрольно-измерительной и регулирующей аппаратуры представлен широкий спектр приборов и устройств. Отечественные и зарубежные фирмы активно предлагают свою продукцию: от простых средств автоматизации до комплексных системных решений, от первичных датчиков и исполнительных устройств до функционально законченных автоматизированных рабочих мест. При выборе средств автоматизации для локальных распределенных систем управления технологическим процессом на первое место выходит не только соотношение цена/качество, но и срок поставки и гарантии поставщиков, сервисное обслуживание, техническая поддержка. Для последующей сдачи системы заказчику целесообразно, чтобы все комплектующие, входящие в каналы измерения и регулирования, были заказаны у одной организации, которая сможет не только поставить, но и откалибровать каналы измерения, выдать все необходимые нормативные документы (паспорта на комплектующие, сертификаты соответствия, свидетельство о поверке и т. д.).

Специалистам, которые занимаются разработкой автоматизированных систем управления технологических процессов (АСУ ТП), интересно сотрудничать В первую очередь с теми фирмами, которые могут предложить весь спектр средств локальной автоматизации, включая силовые коммутационные устройства. НПФ «Контр­Авт» — одна из таких компаний.

Основные направления, по которым работает фирма:

• измерители-регуляторы для управления технологическими процессами;
• измерительные нормирующие преобразователи аналоговых сигналов;
• видеографические регистраторы;
• модули ввода/вывода;
• реле времени;
• счетчики импульсов;
• блоки питания;
• силовые коммутационные устройства.

Фактически, все это — составные части локальной АСУ ТП.

Датчики температуры

Общепромышленные термопары и термометры сопротивления имеют более 60 конструктивных модификаций и полный типоразмерный ряд исполнений, что позволяет применять их во всех отраслях промышленности: пищевой, химической, нефтехимической, легкой, перерабатывающей и т. д. Датчики температуры различных типов охватывают весь температурный диапазон, установленный для них российскими стандартами: –200…+1300 °С. Большинство термопар и термометров сопротивления могут быть оснащены токовым преобразователем с унифицированным выходным сигналом 4–20 или 0–5 мА.

Рис. 1. Термосопротивления типа ТСМП, ТСПТ

Применение стандартных монтажных элементов позволяет заменять многие виды традиционных проволочных термопар на кабельные, которые имеют универсальное применение для различных условий эксплуатации, технологичны, удобны в поверке; обладают устойчивостью к изгибу, вибростойки, имеют малую инерционность, высокую метрологическую стабильность и длительный рабочий ресурс. Наружный диаметр кабеля: 1, 1,5, 3, 4, 4,6, 5 и 6 мм. Длина термопар может достигать 60 м, что очень удобно для термометрии стенок энергетических котлов. Применение кабеля с двумя парами термоэлектродов позволяет иметь два канала измерения температуры. Защитная арматура термопар и термометров сопротивления изготавливается из коррозионно-стойких нержавеющих сталей типа 12Х18Н10Т или 10Х17Н13М2Т. Высокотемпературные защитные чехлы термопар изготавливаются из стали 10Х23Н18 (до +1000 °C), железо-никелевых сплавов ХН78Т и ХН45Ю (свыше +1100 °C) или керамики. Это позволяет применять датчики температуры в особо агрессивных и высокотемпературных средах на предприятиях металлургии, энергетики, нефтехимии, машиностроения и др. Для особо сложных условий эксплуатации датчиков температуры (высокое давление и скорость потока, химический состав рабочей среды), фирма предлагает защитные гильзы и специальные термопарные сборки.

Для измерения высоких температур выпускаются платиновые термопары в двойных керамических чехлах из газоплотного корунда марки КТВП (рис. 1). Рабочие температуры до +1300 °C для ТППТ и до +1600 °C для ТПРТ. Конструкция защищена свидетельством Роспатента на полезную модель.

Регуляторы-измерители

Фирма поставляет восемь типов регуляторов-измерителей. Основная область применения — терморегулирование.

Т-424

В 1995 г. разработан и запущен в производство микропроцессорный универсальный ПИД-регулятор Т-424, предназначенный для управления технологическими процессами на производстве. В Т-424 реализован режим автоматической настройки параметров. По колебаниям измеренного сигнала Т-424 рассчитывает параметры ПИД-регулятора, а затем автоматически переходит в режим ПИД-регулирования. Длительность настройки — один период колебаний в системе. Найденные таким образом параметры сохраняются в энергонезависимой памяти, поэтому при работе с одной и той же системой терморегулирования настройка производится единожды. При необходимости параметры могут быть скорректированы оператором вручную. Т-424 был сертифицирован как средство измерения. Жизнеспособность и перспективность технической концепции, заложенной в прибор, подтверждена многолетней практикой применения.

Серия МЕТАКОН

Рис. 2. Терморегулятор МЕТАКОН-1205

В настоящее время в номенклатуре предприятия есть как позиционные, так и ПИД-регуляторы серии МЕТАКОН. В зависимости от наличия интерфейса RS-485, типа входного сигнала, типа выходного устройства и количества каналов терморегуляторы имеют разные модификации, например у прибора МЕТАКОН-5Х2-Х-Х-Х их около двух десятков.

Терморегулятор содержит следующие аппаратные компоненты:

• устройство ввода информации (многоканальный аналого-цифровой преобразователь, источник питания (ИП) ТПС, датчик термо-ЭДС «холодного» спая);
• управляющее устройство (управляющий микроконтроллер, энергонезависимое запоминающее устройство, в котором сохраняются параметры регулятора при отключенном напряжении питания);
• устройства формирования выходных сигналов (цифро-аналоговый преобразователь с токовым выходом и оптронной развязкой, выходные устройства: три электромеханических реле);
• устройства ввода входных дискретных сигналов (с оптронной развязкой);
• пульт управления с индикаторами режимов работы регулятора и состояния выходных сигналов;
• формирователь сигналов интерфейса RS-485 (мод. МЕТАКОН-515-РX-У-1);
• блок питания.

Рис. 3. Терморегулятор МЕТАКОН-515

Позиционные (МЕАТКОН-1205) и ПИД-регуляторы (Т-424 и МЕТАКОН-515) имеют универсальные измерительные входы, на которые могут быть поданы сигналы первичных термопреобразователей (ТЭП и ТПС), а также унифицированные аналоговые сигналы тока или напряжения. ПИД-регуляторы обеспечивают ПИД-регулирование с токовым выходным сигналом (управление электропневмопреобразователями, преобразователями частоты, керамическими и инфракрасными нагревателями и т. п.).

Внешний вид терморегуляторов МЕТАКОН-1205 и МЕТАКОН-515 показан на рис. 2 и 3.

Основные функции ПИД-регуля­тора МЕТАКОН-515:

• измерение сигналов первичных термопреобразователей, их линеаризация в соответствии с номинальной статической характеристикой, индикация результата измерения в градусах Цельсия, программный выбор типа термопреобразователя, автоматическая компенсация термо-ЭДС «холодного» спая (при измерении сигналов термопар);
• масштабирование унифицированных сигналов и отображение результата измерения в единицах физических величин;
• функция извлечения квадратного корня для унифицированных входных сигналов;
• ПИД-регулирование с линейным (токовым) или ШИМ-выходным сигналом;
• автоматический и ручной режимы работы ПИД-регулятора;
• «безударный» переход из ручного режима управления к автоматическому регулированию и обратно;
• сигнализация с помощью трех встроенных компараторов;
• управление работой ПИД-регулятора с помощью входов управления;
• дистанционное переключение уставок ПИД-регулятора с помощью входов управления;
• диагностика аварийных ситуаций (в том числе обрывов линии подключения датчика выхода величины входного сигнала за допустимые для данного датчика пределы);
• формирование напряжения +24 В для питания внешних датчиков.

Измерительные нормирующие преобразователи аналоговых сигналов

Основные параметры нормирующих преобразователей «КонтрАвт» представлены в таблице.

Рис. 4. Нормирующий преобразователь НПСИ-ТП

Каждый прибор имеет несколько модификаций, которые определяют тип входного и выходного сигналов и напряжение питания.

Нормирующие измерительные преобразователи температуры, которые выпускает НПФ «КонтрАвт», классифицируются по следующим признакам:

• Конструктивное исполнение и способ монтажа:
  • монтаж на DIN-рельс 35 мм (НПСИ);
  • монтаж в стандартную четырехклеммную головку термопреобразователя (ПСТ/ПНТ-х-х, ПСТ/ПНТ-a-Pro);
  • монтаж в соединительную головку типа B (DIN43729) (ПСТ/ПНТ-b-Pro).

• Возможность выбора пользователем типа и диапазона преобразования:
  • измерительные преобразователи с фиксированным типом и диапазоном преобразования (указываются в заказе и устанавливается при выпуске) (ПСТ/П НТ х-х);
  • измерительные преобразователи программируемым типом и диапазоном преобразования (определяется пользователем) (ПСТ/ПНТ-a-Pro, ПСТ/ПНТ-b-Pro, НПСИ).

Программируемые измерительные нормирующие преобразователи температуры позволяют пользователю выбирать (программировать) тип и диапазон преобразования для большого числа термодатчиков (10–14 типов НСХ по 3–10 диапазонам). У нормирующих измерительных преобразователей температуры НПСИ дополнительно программируются типы выходных сигналов и режимы работы. Использование таких приборов позволяет значительно сократить номенклатуру применяемых преобразователей, а также расходы на поддержание складских запасов, ремонт и обслуживание. Внешний вид нормирующих преобразователей НПСИ-ТП и НПСИ-ТС представлен соответственно на рис. 4 и 5.

Основные выполняемые функции НПСИ-ТС:

Рис. 5. Нормирующий преобразователь НПСИ-ТC

• преобразование сигналов термометров сопротивления и потенциометрических датчиков в унифицированный токовый сигнал, зависимость тока от температуры линейная;
• гальваническая изоляция между собой входов, выходов, питания преобразователя;
• программный выбор типа и диапазона преобразования входного сигнала;
• линеаризация НСХ термометров сопротивления;
• работа с термопреобразователями сопротивления по четырех-, трех и двухпроводной схеме включения;
• компенсация сопротивления проводов двухпроводной схемы подключения;
• обнаружение аварийных ситуаций: обрыв датчика, выход параметра за пределы допустимого диапазона преобразования, целостность параметров в энергонезависимой памяти; сигнализация аварийных ситуаций: индикация и формирование аварийного уровня выходного сигнала для обнаружения
• аварийных ситуаций внешними системами.

Реле времени

Фирма выпускает три типа реле времени серии ЭРКОН, каждое из которых имеет свои особенности.

ЭРКОН-224/214

ЭРКОН-214 (одноканальное) и ЭРКОН-224 (двухканальное) универсальные реле времени. (рис. 6).

Основные выполняемые функции:

• формирование временных интервалов и замыкание/размыкание выходных реле;
• светодиодная индикация состояния выходных реле;
• индикация отсчета временных интервалов в режимах прямого или обратного счета;
• задание параметров работы реле с помощью кнопок на лицевой панели;
• контроль по цифровому дисплею;
• сохранение параметров реле при отключении напряжения питания.

Рис. 6. Реле времени ЭРКОН-224

Каждый канал реле может функционировать в соответствии с одной из 11 временных диаграмм. Их вид задается независимо для каждого канала при конфигурировании и сохраняется в энергонезависимой памяти.

Функционально реле состоит из блока питания, программно-временного контроллера, устройства управления, устройства индикации и исполнительного устройства (выходные устройства). Программно-временной контроллер предназначен для формирования выдержек времени и подачи команд на исполнительные устройства в соответствии с отрабатываемыми временными диаграммами и заданными установками.

По классификации ГОСТ 22557-84 реле относится:

• по числу выходных цепей с независимыми уставками выдержек времени (далее — уставками) — к двухцепным реле;
• по числу команд, поступающих в одну выходную цепь, — к программным реле;
• по наличию регулировки выдержек времени и шкалы — к реле со ступенчатой регулировкой и шкалой;
• по месту расположения регулятора выдержек времени — к реле с регулятором выдержек времени на наружной поверхности оболочки;
• по способу монтажа на панели и присоединения внешних проводов — к предназначенным для выступающего монтажа с задним подключением проводов;
• по виду входной воздействующей величины — к управляемым замыканием/размыканием входной цепи при предварительно поданном напряжении питания;
• по виду исполнительной части реле — к реле с контактным выходом.

Конструкция корпуса реле пре­дусматривает два способа монтажа: крепление винтами М3 к монтажной поверхности и установка на DIN-рейку.

Реле ЭРКОН-214 выпускается в том же корпусе, что и ЭРКОН-224, и по своим функциональным возможностям фактически соответствует одному каналу ЭРКОН-224.

ЭРКОН-215

Рис. 7. Реле времени ЭРКОН-215

В зависимости от наличия интерфейса RS-485 реле времени имеет две модификации.

ЭРКОН-215-220-Р-1 обладает программно-аппаратной поддержкой интерфейса RS-485, что позволяет использовать реле для работы в сети в составе системы управления. Кроме того, интерфейс может быть использован для конфигурирования реле с персонального компьютера с помощью сервисного программного обеспечения SetMaker, доступного на сайте фирмы «КонтрАвт».

Основные выполняемые функции реле ЭРКОН-215 (рис. 7):

• замыкание и размыкание выходных реле в соответствии с заданной пользователем временной диаграммой;
• возможность задания количества временных интервалов во временной диаграмме (до 99 интервалов) и длительности каждого из них независимо от других;
• возможность задания однократного или циклического режимов исполнения временных диаграмм.

Силовые коммутационные устройства

Фирма предлагает четыре типа коммутационных устройств: блок коммутации реверсный (БКР), блок реле БР4, блок симисторный (БС), блок управления реверсивными механизмами БУРМ-220.

БКР

Блок коммутации реверсный предназначен для бесконтактного управления асинхронными электродвигателями исполнительных механизмов типа МЭО (механизм электрический однооборотный — задвижки, трехходовые шаровые клапаны и краны, поворотные затворы и т. п.), а также электромагнитными пусковыми устройствами в системах автоматического регулирования.

БР4

БР4 представляет собой блок из двух или четырех независимых релейных каналов, предназначенных для коммутации цепей переменного и постоянного тока. Применяются в комплекте с приборами, имеющими на выходе транзисторные ключи с открытым коллектором.

БС

Рис. 8. Блок симисторный БС-440

Блоки симисторные предназначены для бесконтактной коммутации силовых цепей в системах регулирования и автоматики. БС рекомендуется применять для управления мощными ТЭНами в системах регулирования. Внешний вид БС-440 представлен на рис. 8.

В зависимости от номинального напряжения (440 или 220 В) и номинального тока нагрузки (15, 25, 40 или 63 А) имеется восемь модификаций этого прибора. БС обеспечивают включение активной нагрузки в момент прохождения сетевого напряжения через ноль, то есть в тот момент, когда ток через нагрузку минимален. В результате при коммутации мощной нагрузки электромагнитные помехи отсутствуют. БС незаменимы в тех случаях, когда необходима высокая частота срабатываний и, соответственно, требуется значительный ресурс по числу срабатываний (у симисторов (тиристоров) число срабатываний практически не ограничено). Такие требования часто возникают в задачах с применением ПИД-регуляторов с периодом ШИМ, измеряемым секундами. БС являются полностью законченным изделием. Они содержат схему управления симисторами (тиристорами) со схемой «контроля ноля», имеют защиту от кратковременных перегрузок по напряжению и фильтр высокочастотных помех. Применяемые радиаторы обеспечивают охлаждение силовых элементов до температуры +50 °С. Силовые элементы гальванически развязаны как от цепей управления, так и от радиатора. БС предназначены для монтажа как на панель, так и на DIN-рельс с помощью специального съемного кронштейна. Основные функции БС:

• гальваническое разделение цепи управления и силовой цепи;
• привязка момента коммутации к переходу напряжения нагрузки через ноль;
• защита силового элемента от кратковременных перегрузок по напряжению;
• электрическая изоляция силовых цепей от радиатора;
• индикация сигналов управления.

БУРМ-220

Блок управления реверсивными механизмами БУРМ-220 предназначен для бесконтактного (при помощи симисторов) управления асинхронными электродвигателями исполнительных механизмов типа МЭО (задвижки, трехходовые шаровые клапаны и краны, поворотные затворы и т. п.), электромагнитными пусковыми устройствами в системах автоматического регулирования. Управляется от регуляторов, формирующих ШИМ-сигнал управления по двухпроводной линии (например, Т-424, МЕТАКОН-5х4, МЕТАКОН-614). Имеется ручное управление с лицевой панели.

Счетчики

НПФ «КонтрАвт» выпускает одноканальный счетчик импульсов ЭРКОН-315, двухканальный счетчик импульсов ЭРКОН-325, реверсивный многофункциональный счетчик ЭРКОН-615 и тахометр ЭРКОН-415. Внешний вид вышеуказанных счетчиков приведен на рис. 9.

Рис. 9. Счетчики «КонтрАвт»: а) одноканальный счетчик событий ЭРКОН-315;
б) двухканальный счетчик импульсов ЭРКОН-325;
в) реверсивный многофункциональный счетчик импульсов ЭРКОН-615

ЭРКОН-315

Данные счетчики предназначены для подсчета числа импульсов и формирования управляющих сигналов в зависимости от выполнения заданных условий на результат счета. Набор выполняемых функций легко программируется пользователем, поэтому ЭРКОН-315 способен решать широкий круг задач в системах автоматики, где необходим подсчет различных событий и требуется управление исполнительными механизмами в зависимости от результата счета. Конфигурирование (задание параметров) прибора осуществляется как с передней панели, так и с помощью сервисного программного обеспечения.

Выполняемые функции:

• подсчет числа импульсов от внешних датчиков (герконов, валкодеров, концевых выключателей и т. п.) с выходами типа «сухой контакт», транзистор с «открытым коллектором», активный логический сигнал;
• деление частоты поступающих импульсов на заданное целое число;
• ведение одновременно трех видов подсчетов: импульсов в пределах установленных границ счета (текущий счетчик), суммарного количества импульсов (общий счетчик), числа переполнений текущего счетчика — групп или партий (счетчик групп);
• подсчет моточасов — включенного времени прибора;
• управление внешними устройствами в зависимости от результатов счета при помощи встроенных реле;
• сброс результата счета с передней панели либо внешним дискретным сигналом (выбирается пользователем);
• сохранение значений счета в энергонезависимой памяти при выключении питания;
• обмен информацией по интерфейсу RS-485;
• гальваническая изоляция между собой входов, выходов, интерфейса, питания прибора;
• формирование напряжения 24 В для питания внешних устройств с помощью встроенного ИП.

ЭРКОН-325

Счетчики ЭРКОН-325 предназначены для подсчета числа импульсов одновременно по двум каналам и формирования управляющих сигналов в зависимости от выполнения заданных условий на результат счета. Набор выполняемых функций легко программируется пользователем, поэтому ЭРКОН-325 способен решать широкий круг задач в системах автоматики, где необходим одновременный подсчет двух независимых потоков (последовательностей) импульсов и требуется формирование управляющих сигналов по двум каналам в зависимости от результата счета. Наличие интерфейса RS-485 и поддержка протокола MODBUS RTU позволяют использовать счетчик в системах сбора данных и SCADA-системах.

Целесообразно привести все основные выполняемые функции:

• селекция входных импульсов по длительности;
• деление частоты поступающих импульсов на заданное целое число (функция предделителя);
• представление результатов счета в единицах физической величины с помощью масштабирующего множителя;
• подсчет числа импульсов от внешних датчиков (герконов, валкодеров, концевых выключателей и т. п.) с выходами типа «сухой контакт», транзистор с «открытым коллектором», активный логический сигнал;
• управление внешними устройствами в зависимости от результатов счета при помощи встроенных реле;
• индикация результатов счета счетчиков обоих каналов на светодиодном цифровом дисплее;
• гальваническая изоляция между собой входов, выходов, интерфейса, питания прибора;
• формирование напряжения 24 В для питания внешних устройств с помощью встроенного ИП.

ЭРКОН-615

Счетчики ЭРКОН-615 предназначены для подсчета числа импульсов по двум входам, совместной обработки импульсов в соответствии с выбранным режимом функционирования и формирования управляющих сигналов в зависимости от выполнения заданных условий на результат счета. Источниками импульсов могут служить датчики и устройства с выходами типа «сухой контакт», транзистор с «открытым коллектором», активный логический сигнал, например герконы, валкодеры, концевые выключатели, реле, энкодеры и т. д. Набор выполняемых функций программируется пользователем, поэтому ЭРКОН-615 способен решать широкий круг задач в системах автоматики, где необходим подсчет различных событий и требуется управление исполнительными механизмами в зависимости от результата счета. Конфигурирование прибора осуществляется как с передней панели, так и с помощью сервисного программного обеспечения SetMaker.

Источники питания

В любой АСУ ТП присутствуют источники питания (AC/DC- или DC/DC–преобразователи), питающие напряжения с которых поступают на приборы и оборудование автоматизированной системы. Конечно, рынок ИП, можно сказать, перенасыщен — можно найти устройство под любой конкретный случай. Но гораздо лучше, если производитель АСУ ТП может предложить разработчику свой модельный ряд ИП. НПФ «Контр­Авт» предлагает потребителю 14 типов устройств с приемлемым соотношением цена/ качество. Внешний вид таких ИП представлен на рис. 10.

Рис. 10. Источники питания PSL-3, PSV-72, PSM-240

Заключение

НПФ «КонтрАвт» — российский разработчик и производитель электронной контрольно-измерительной и регулирующей аппаратуры для автоматизации технологических процессов, представляет на рынке фактически весь спектр приборов и оборудования, необходимых для построения АСУ ТП. За 18 лет работы фирма накопила богатый опыт разработки и производства средств и систем автоматизации. Изделия НПФ «КонтрАвт» относятся к разряду многофункциональных высокоточных приборов с классом точности 0.1, надежность продукции подтверждена многолетней практикой эксплуатации в тяжелых промышленных условиях. Гарантийные обязательства распространяются на 36 месяцев. Потребителю предлагается опытная эксплуатация приборов и оборудования в течение одного месяца. Вся измерительная и регулирующая аппаратура зарегистрирована в Госреестре средств измерений. С 2008 г. на фирме действует система менеджмента качества, которая сертифицирована на соответствие требованиям международного стандарта ISO 9001:2008.