3. Предложения по облику комплекта технических средств СОКР ЭПОС

В соответствии с разработанными принципами построения СОКР ЭПОС и многоканальных интеллектуальных датчиков, а также на основе проведённого анализа пожароопасных ситуаций разработана обобщённая структурная схема измерительной части СОКР ЭПОС (рис. 1).

Рис. 1. Обобщённая структурная схема измерительной части СОКР ЭПОС для стенда

Для температурных измерений в качестве чувствительных элементов предлагается использовать термопреобразователи серии 9303/04 (ВНИИФТРИ), а также датчик теплового потока (НТЦ "Фарада"). Термопреобразователь имеет на выходе токовый аналоговый сигнал (4...20 мА). Электронный блок термопреобразователя встроен в измерительную головку. Диапазон измерения температуры от –200 до +1000 °С. Основная погрешность 0,2...1,5 % (в зависимости от шкалы). Типы чувствительных элементов – терморезисторы Сu 50М/100М, Pt 50П/100П и термопары ХК и XD. Датчик для измерения теплового потока используется в диапазоне температур от –196 до +150 °С. Предел измерения плотности теплового потока 80000 Вт/м2. Электрическое сопротивление датчика 90...2000 Ом. Максимальная погрешность в диапазоне температур –120 ...+80 °С не более 10%. В качестве газовых сенсоров для непрерывного и периодического контроля концентрации определяемых газов (СО, СО2, Н2 и др.) в воздухе предлагается принять твердотельные электрохимические газовые сенсоры. Эти датчики имеют преобразователи, обеспечивающие формирование стационарного выходного частотного сигнала (4...20 мА). Одним из достоинств этого газового сенсора является система его дистанционного включения и отключения. Для непрерывного измерения абсолютной влажности газов в технологических магистралях, помещениях и т. п. предлагается использовать гигрометр АЛМА, в состав которого входят ёмкостной датчик и блок цифровой индикации. Гигрометр АЛМА имеет цифровой выход для сопряжения с контроллером. Измерение величины тока в контролируемых электрических сетях осуществляется с помощью датчика ДИТ250, предназначенного для измерения постоянного, переменного и импульсного токов без разрыва электрической цепи по измерению магнитной индукции, создаваемой этими токами. Зондирование атмосферы контролируемых помещений, объектов и т. п. предлагается осуществлять с помощью трассового SO2/NO2 газоанализатора КАС-2. Этот прибор обеспечивает измерение концентрации двуокиси серы и двуокиси азота на протяжённой трассе в атмосферном воздухе промышленных контролируемых зон. Принцип действия прибора КАС-2 основан на измерении ослабления атмосферой зондирующего излучения на селективных линиях поглощения анализируемой газовой примеси. Анализ спектра производится корреляционным сканирующим интерференционно-поляризационным фильтром на основе анизотропных кристаллов. В состав КАС-2 входит излучатель, выполненный на базе ксеноновой лампы, уголковых отражателей, приёмного блока и устройства для калибровки. Длина оптической трассы 100...1000 м. Прибор при необходимости может перестраиваться на анализ и других газовых примесей, дыма и т. п. В качестве блоков сбора и преобразования измерительной информации, её обработки, принятия решений, управления и выдачи управляющих воздействий предлагается использовать набор измерительно-вычислительных модулей промышленного применения для контроллера SMART-BASE. Контроллер предназначен для построения простых систем управления с числом каналов ввода-вывода до 100 и невысокими требованиями к скорости сбора и обработки информации. Контроллер имеет модульную конструкцию и компонуется из блоков, которые монтируются на DIN-рельсе. Набор измерительных модулей позволяет вводить аналоговую информацию от разнообразных чувствительных элементов (термопар, термосопротивлений и т. п.). Измерительный модуль представляет собой вставные модули, объединенные цифровой последовательной магистралью SPI. Для подключения электрических сигналов от датчиков к измерителям предлагается использовать коммутатор (мультиплексор) аналоговых сигналов, а для измерения медленно изменяющихся низкоуровневых сигналов от чувствительных элементов типа термосопротивлений – модули SM-THERM (для подключения термопар). Этот модуль измеряет медленно меняющиеся сигналы от термопар типов К, R, J и др., обеспечивая режимы самокалибровки и калибровку в соответствии с алгоритмом функционирования системы. Для измерения сигналов от термопреобразователей используются модули SM-PT100 (для подключения термопреобразователей). В качестве вычислительного и управляющего устройства применяется процессорный блок SMART-BASE на основе процессора Моторола 68302 (64 Кбайт ОЗУ (статическое), до 2 Мбайт ПЗУ). Процессор 68302 имеет ядро 6800, дополнительный RISC-процессор для работы с вводом-выводом. Модуль имеет связь с другими вычислительными устройствами с помощью сети Fieldbus (Profibus от 9,6 до 500 Кбит/с), а также по интерфейсу RS-232/485; работает в среде операционной системы реального времени OS-9 (время реакции на прерывания – десятки микросекунд). В качестве устройства интеллектуального интерфейса с пользователем для вторичной обработки результатов контроля, организации базы данных экстремальных ситуаций, графического вывода и т. п. используется персональная ЭВМ Pentium IV. Для организации связи с оператором предполагается применить модернизированную программную среду АССОД, разработанную в МАИ [6, 7], совместно с ПО SCADA InTouch. На рис. 2 в качестве примера приведена структурная схема СОКР состояния среды на стендах научно-испытательного комплекса (НИК). Система СОКР ЭПОС обслуживает четыре стенда НИК. В состав системы входят четыре подсистемы, которые могут функционировать как автономно, так и в составе единого комплекса. Все подсистемы имеют одинаковую структуру, построены на единых принципах и отличаются только набором измеряемых параметров, реализованных на модульном промышленном контроллере SMART. Измерительная информация от этих подсистем поступает по полевой шине Profibus в подсистему центрального поста СОКР ЭПОС, построенную на базе контроллера ПКЭМ-3 (на основе шины VME) и нескольких АРМов на базе PC.

Рис. 2. Структурная схема СОКР состояния среды на испытательных стендах в целях предупреждения ЭПОС

Функциональная схема системы, обслуживающей 4 стенда НИК, приведена на рис. 3. Как видно, подсистемы отличаются только номенклатурой и числом датчиков, подключаемых к ним. В состав каждой подсистемы входят:

• подсистема температурных измерений (ПТИ), включая измерения тепловых потоков;
• подсистема измерений газового состава (ПИГ) воздуха в контролируемых помещениях;
• подсистема измерения влажности (ПИВ) воздуха в контролируемых помещениях;
• подсистема измерения тока (ПИТ) в электросетях, запитывающих электроагрегаты (кондиционеры, насосы и т. п.), расположенные в контролируемых помещениях;
• подсистема выдачи информации (ПВИ) о возникновении ЭПОС;
• подсистема сбора измерительной информации (ИИ) от чувствительных элементов и приборов;
• подсистема управления (ПУ);
• подсистема обмена информацией (ПОИ) с центральным постом СОКР ЭПОС по каналам связи;
• подсистема обработки (ПОБР) измерительной информации от чувствительных элементов;
• подсистема принятия решений (ППР) и документирования информации о возникновении ЭПОС на контролируемых объектах.

Рис. 3. Функциональная схема СОКР состояния среды на испытательных стендах в целях предупреждения ЭПОС