Назначение
Комплексы программно-технические «TORNADO-N» («ТОРНАДО-N») (далее - ПТК) предназначены для измерений аналоговых выходных сигналов датчиков в виде напряжения и силы постоянного тока, сопротивлений; выходных сигналов термопар и термопреобразователей сопротивления, а также приёма и обработки дискретных сигналов, регулирования на основе измерений параметров технологического процесса, выработки управляющих воздействий на исполнительные механизмы в виде аналоговых и дискретных сигналов.
ПТК предназначены для создания автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) в различных отраслях промышленности.
Описание
В ПТК реализованы типовые решения по вводу-выводу сигналов. В качестве устройств сопряжения с объектом (УСО) используются функциональные модули распределенного вво-да/вывода серии MIRage-N.
ПТК обеспечивают восприятие измерительной информации, представленной сигналами силы и напряжения постоянного тока ±25 мА, ±10 В; сигналами преобразователей термоэлектрических (термопар) и термопреобразователей сопротивления различных градуировок; преобразование двоичных кодов в аналоговые сигналы силы и напряжения постоянного тока ±20 мА, ±10 В; восприятие и обработку кодированных дискретных электрических сигналов; обработку измерительной информации; выработку управляющих воздействий на исполнительные механизмы в виде аналоговых и дискретных сигналов.
Измерительные каналы ПТК «TORNADO-N» («ТОРНАДО-N») построены на основе следующих измерительных модулей:
• модуль ввода сигналов постоянного тока и напряжения MIRage-NAI;
• модуль ввода сигналов термопреобразователей сопротивления MIRage-NPT;
• модуль ввода сигналов преобразователей термоэлектрических MIRage-NTHERM;
• модуль вывода сигналов постоянного тока и напряжения MIRage-NAO (исполь
зуются только аналоговые каналы).
Общий вид ПТК приведен на рисунке 1.
Рисунок 1 - Общий вид ПТК «TORNADO-N» («ТОРНАДО-N»)
Программное обеспечение
Идентификационные данные программного обеспечения (ПО) ПТК приведены в таб-
лице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные ПО ПТК
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| Идентиф икационное наименование ПО | ISaGraf RunTime | InTouch RunTime | NFAI | NPT | NTHERM | NAO |
| Номер версии (идентификационный номер ПО) | Не ниже v 3.32 | Не ниже v 8.0 | Vx.x.x.1 | Vx.x.x.3 | Vx.x.x.2 | Vx.x.x.3 |
| Цифровой идентификатор ПО | Не используется |
ПО ПТК «TORNADO-N» («ТОРНАДО-N») состоит из ПО нижнего и ПО верхнего уровней. Программные средства верхнего уровня включает в себя:
- ПО отображения информации;
- ПО сбора и хранения информации;
- ПО передачи информации;
Для отображения информации используется SCADA-система InTouch™ фирмы Wonderware, являющаяся объектно-ориентированным интерфейсом "человек - машина" (MMI). В среде разработки InTouch создаются мнемосхемы, определяются и привязываются к аппаратным средствам входные и выходные сигналы и параметры, разрабатываются алгоритмы управления и назначаются права операторов.
Сервер Приложений, служащий для регистрации и хранения оперативных данных и интерфейса между подсистемой отображения информации и ПО процессорных устройств, реализован с использованием пакета LabView фирмы National Instruments на объектноориентированном графическом языке.
Сбор и хранение архивной информации, а также ее обработка (например, получение отчетов) осуществляется в базах данных, построенных с использованием SQL-сервера фирмы Microsoft.
ПО передачи информации для минимизации накладных расходов при передаче данных по сети реализовано на языках высокого уровня типа С++.
Программные средства нижнего уровня включают в себя:
- ПО контроля за технологическими процессами и управления технологическим оборудованием;
- встроенное ПО модулей серии MIRage-N.
ПО контроля за технологическими процессами и управления агрегатами и механизмами реализовано на технологических языках программирования стандарта IEC 61131-3 в среде разработки ISaGRAF под управлением операционной системы Windows XP Embedded.
Все метрологически значимые вычисления выполняются встроенным ПО модулей, метрологические характеристики которых нормированы с учетом влияния на них встроенного ПО. Конструкция модулей исключает возможность несанкционированного влияния на встроенное ПО и измерительную информацию.
Доступ к ПО контроля за технологическими процессами и управления технологическим оборудованием осуществляется с выделенной инженерной станции верхнего уровня ПТК, доступ к которой защищен как административными мерами (установка в отдельном помещении), так и многоуровневой защитой по паролю.
Для защиты накопленной и текущей информации, конфигурированных параметров ИК от несанкционированного доступа в ПТК предусмотрен многоступенчатый физический контроль доступа (запираемые шкафы) и программный контроль доступа (система ограничения доступа к настройкам BIOS на АРМ; программное средство защиты логических дисков от записи на компьютерах АРМ; системы безопасности операционной системы WINDOWS, операторского интерфейса, Сервера баз данных и Сервера приложений).
Защита ПО от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует высокому уровню по Р 50.2.077-2014.
Технические характеристики
Основные метрологические характеристики измерительных каналов (ИК) ПТК без учета погрешностей первичных преобразователей (датчиков, термопреобразователей сопротивления и термопар) приведены в таблицах 2 - 4.
Таблица 2 - Метрологические характеристики каналов ввода/вывода сигналов силы постоянного тока и напряжения
| Модуль | Сигналы | Пределы основной абсолютной погрешности, Ло | Пределы дополнительной абс. погрешности при изменении окружающей температуры на каждые 10°С | Приведенная к диапазону измерений погрешность на конечной отметке диапаз. измерений, % (для справки) | Примечание |
| на входе (выходе) | номинальная цена единицы наим. разряда (номинальная ступень квантования) |
| MIRage-NAI | (от минус 25 до 25) мА | 1 мкА | ± (0,003|X| + 0,0002|Хк|) | ±0,1 Ло | ±0,16 | с субмодулями токовых вставок FAI-A, FAI-A/27 |
| (от минус 10 до 10) В | 1 мВ | ± (0,002|X| + 0,0005|Хк|) | ±0,1 Ло | ±0,125 | с субмодулем вольтовой вставки FAI-V |
| MIRage-NAO (аналоговые каналы) | (от 0 до 20) мА | 1 мкА | ± (0,002|X| + 0,00025|Хк|) | ±0,4Ло | ±0,225 | Активный режим |
| (от минус 20 до 0) мА | 1 мкА | ± (0,002|X| + 00025|Хк|) | ±0,4Ло | ±0,225 | Пассивный режим (с внешним источн. напряж.) |
| (от минус 10 до 10) В | 1 мВ | ± (0,005|X| + 0,0005|Хк|) | ±0,4Ло | ±0,275 | |
Примечания
Х - измеряемое значение напряжения (силы) постоянного тока, Хк - значение предела измерений напряжения (силы) постоянного тока
Таблица 3 - Метрологические характеристики каналов ввода сигналов термопреобразователей сопротивления (ТС) на основе модуля MIRage-NPT
| Тип ТС | W100 / а, °С-1 | r, Ом | Диапазон измерений температуры, °С | Диапазон выходного сигнала ТС, Ом | Диапазон входного сигнала модуля, Ом | Дискретность представления выходного сигнала, °С | Пределы основной абс. погрешности (Ло), °С | Пределы дополнит. абс. погрешности, вызванной измен. темпер. окруж. среды на каждые 10°С, °С |
| Платино-вые (ТСП) | 1,3910/ 0,00391 | 50 | от минус 200 до 100 | от 8,62 до 69,56 | от 0 до 320 | 0,1 | ±0,5 | ±0,2Ло |
| св. 100 до 350 | св. 69,56 до 115,88 | ±0,7 |
| св. 350 до 550 | св. 115,88 до 150,32 | ±1,0 |
| св. 550 до 850 | св. 150,32 до 197,58 | ±1,5 |
| 100 | от минус 200 до 100 | от 17,24 до 139,11 | от 0 до 320 | 0,1 | ±0,5 | ±0,2Ло |
| св. 100 до 300 | св. 139,11 до 213,81 | ±0,7 |
| св. 300 до 600 | св. 213,81 до 317,11 | ±1,0 |
| 1,3850/ 0,00385 | 50 | от минус 200 до 0 | от 9,26 до 50,0 | от 0 до 320 | 0,1 | ±0,5 | ±0,2Ло |
| св. 0 до 250 | св. 50,0 до 97,005 | ±0,7 |
| св. 250 до 500 | св. 97,005 до 140,49 | ±1,0 |
| св. 500 до 850 | св. 140,49 до 195,24 | ±1,5 |
| 100 | от минус 200 до 100 | от 18,52 до 138,51 | от 0 до 320 | 0,1 | ±0,5 | ±0,2Ло |
| св. 100 до 300 | св.138,51 до 212,05 | ±0,7 |
| св. 300 до 600 | св. 212,05 до 313,71 | ±1,0 |
| Медные (ТСМ) | 1,4280/ 0,00428 | 50 | от минус 180 до 0 | от 10,27 до 50,0 | от 0 до 320 | 0,1 | ±0,4 | ±0,2Ло |
| св. 0 до 200 | св. 50,0 до 92,775 | ±0,6 |
| 100 | от минус 180 до 50 | от 20,53 до 121,40 | от 0 до 320 | 0,1 | ±0,4 | ±0,2Ло |
| св. 50 до 200 | св. 121,40 до 185,60 | ±0,6 |
| 1,4260/ 0,00426 | 50 | от минус 50 до 100 | от 39,35 до 71,30 | от 0 до 320 | 0,1 | ±0,5 | ±0,2Ло |
| св.100 до 200 | от 71,30 до 92,60 | ±0,6 |
Продолжение таблицы 3
| Тип ТС | W100 / а, °С’1 | R), Ом | Диапазон измерений температуры, °С | Диапазон выходного сигнала ТС, Ом | Диапазон входного сигнала модуля, Ом | Дискретность представления выходного сигнала, °С | Пределы основной абс. погрешности (Ло), °С | Пределы дополнит. абс. погрешности, вызванной измен. темпер. окруж. среды на каждые 10°С, °С |
| Медные (ТСМ) | 1,4260/ 0,00426 | 100 | от минус 50 до 150 | от 78,70 до 163,90 | от 0 до 320 | 0,1 | ±0,5 | ±0,2Ло |
| св.150 до 200 | от 163,90 до 185,20 | ±0,6 |
| Никелевые (ТСН) | 1,6170/ 0,00617 | 100 | от минус 60 до 100 | от 69,45 до 161,72 | от 0 до 320 | 0,1 | ±0,5 | ±0,2Ло |
| Примечания: 1. Номинальные статические характеристики ТС соответствуют ГОСТ 6651-2009, ГОСТ 6651-94; 2. W100 - значение отношения сопротивления ТС Rt при температуре t=100 °С к номинальному сопротивлению Ro при температуре 0 °С, по ГОСТ 6651-94; 3. а, °С-1 - температурный коэффициент ТС, по ГОСТ 6651-2009. |
Таблица 4 - Метрологические характеристики каналов измерения сигналов преобразователей термоэлектрических (термопар) на основе модуля MIRage-NTHERM
| Тип НСХ ТП* | Диапазон измерений температуры, °С | Диапазон выходного сигнала ТП**, мВ | Диапазон входного сигнала модуля, мВ | Дискретность представления выходного сигнала, °С | Пределы основной абсолютной погрешности, ° С *** | Пределы дополнит. абс. погрешн., вызванной измен. темпер. окруж. среды на каждые 10°С, °С |
| R | от минус 50 до 50 | от минус 0,226 до 0,296 | от минус 100 до 100 | 0,1 | ±1,5 | ±0,5 |
| св. 50 до 300 | св. 0,296 до 2,401 | ±1,0 |
| св. 300 до 1100 | св. 2,401 до 11,850 | ±1,5 |
| св.1100 до 1650 | св.11,850 до 19,540 | ±2,0 |
| св.1650 до 1768 | св.19,540 до 21,101 | ±2,5 |
| S | от минус 50 до 50 | от минус 0,236 до 0,299 | от минус 100 до 100 | 0,1 | ±1,5 | ±0,5 |
| св. 50 до 250 | св. 0,299 до 1,874 | ±1,0 |
| св.250 до 1000 | св.1,874 до 9,587 | ±1,5 |
| св.1000 до 1500 | св. 9,587 до 15,582 | ±2,0 |
| св.1500 до 1768 | св.15,582 до 18,693 | ±2,5 |
Продолжение таблицы 4
| Тип НСХ ТП* | Диапазон измерений температуры, °С | Диапазон выходного сигнала ТП**, мВ | Диапазон входного сигнала модуля, мВ | Дискретность представления выходного сигнала, °С | Пределы основной абсолютной погрешности, ° С *** | Пределы дополнит. абс. погрешн., вызванной измен. темпер. окруж. среды на каждые 10°С, °С |
| B | от 0 до 150 | от 0,0 до 0,092 | от минус 100 до 100 | 0,1 | ±3,0 | ±0,5 |
| св. 150 до 300 | св. 0,092 до 0,431 | ±2,5 |
| св. 300 до 490 | св. 0,431 до 1,192 | ±2,0 |
| св. 490 до 1400 | св. 1,192 до 4,834 | ±1,5 |
| св.1400 до 1820 | св. 4,834 до 13,820 | ±2,0 |
| J | от минус 210 до минус 100 | от минус 7,89 до минус 4,633 | от минус 100 до 100 | 0,1 | ±1,0 | ±0,5 |
| св. минус 100 до 150 | св. минус 4,633 до 8,010 | ±0,5 |
| св.150 до 760 | св. 8,010 до 42,919 | ±1,0 |
| св. 760 до 1200 | от 42,919 до 69,553 | ±1,5 |
| T | от минус 200 до минус 100 | от минус 5,603 до минус 3,379 | от минус 100 до 100 | 0,1 | ±1,0 | ±0,5 |
| св. минус 100 до минус 75 | св. минус 3,379 до минус 2,633 | ±0,7 |
| св. минус 75 до 150 | св. минус 2,633 до 6,704 | ±0,5 |
| св. 150 до 400 | св. 6,704 до 20,872 | ±0,7 |
| E | от минус 200 до минус 100 | от минус 8,825 до минус 5,237 | от минус 100 до 100 | 0,1 | ±1,0 | ±0,5 |
| св. минус 100 до 200 | св. минус 5,237 до 13,421 | ±0,5 |
| св. 200 до 700 | св.13,421 до 53,112 | ±1,0 |
| св.700 до 1000 | св.53,112 до 76,373 | ±1,5 |
| K | от минус 270 до минус 50 | от минус 6,458 до минус 1,889 | от минус 100 до 100 | 0,1 | ±1,0 | ±0,5 |
| св. минус 50 до 100 | св. минус 1,889 до 4,096 | ±0,5 |
| св. 100 до 650 | св. 4,096 до 27,025 | ±1,0 |
| св.650 до 1050 | св.27,025 до 43,211 | ±1,5 |
| св. 1050 до 1372 | св.43,211 до 54,886 | ±2,0 |
| N | от минус 200 до 700 | от минус 3,99 до 24,527 | от минус 100 до 100 | 0,1 | ±1,0 | ±0,5 |
| св. 700 до 1100 | св.24,527 до 40,087 | ±1,5 |
| св. 1100до 1300 | св.40,087 до 47,513 | ±2,0 |
Продолжение таблицы 4
| Тип НСХ ТП* | Диапазон измерений температуры, °С | Диапазон выходного сигнала ТП**, мВ | Диапазон входного сигнала модуля, мВ | Дискретность представления выходного сигнала, °С | Пределы основной абсолютной погрешности, ° С *** | Пределы дополнит. абс. погрешн., вызванной измен. темпер. окруж. среды на каждые 10°С, °С |
| A-1 | от 0 до 500 | от 0 до 7,908 | от минус 100 до 100 | 0,1 | ±1,0 | ±0,5 |
| св. 500 до 900 | св. 7,908 до 14,550 | ±1,5 |
| св. 900 до 1200 | св.14,550 до 19,150 | ±2,0 |
| св. 1200 до 1550 | св.19,150 до 23,959 | ±2,5 |
| св. 1550 до 1800 | св.23,959 до 26,998 | ±3,0 |
| св.1800 до 2150 | св.26,998 до 30,676 | ±4,0 |
| св. 2150 до 2500 | св. 30,676 до 33,640 | ±5,0 |
| A-2 | от 0 до 500 | от 0 до 7,998 | от минус 100 до 100 | 0,1 | ±1,0 | ±0,5 |
| св. 500 до 900 | св. 7,998 до 14,696 | ±1,5 |
| св. 900 до 1200 | св.14,696 до 19,330 | ±2,0 |
| св. 1200 до 1500 | св.19,330 до 24,170 | ±2,5 |
| св. 1550 до 1800 | св.24,170 до 27,232 | ±3,0 |
| A-3 | от 0 до 500 | от 0 до 7,827 | от минус 100 до 100 | 0,1 | ±1,0 | ±0,5 |
| св. 500 до 900 | св. 7,827 до 14,411 | ±1,5 |
| св. 900 до 1200 | св. 14,411 до 18,981 | ±2,0 |
| св. 1200 до 1500 | св.18,981 до 23,106 | ±2,5 |
| A-3 | св. 1500 до 1800 | св.23,106 до 26,773 | от минус 100 до 100 | 0,1 | ±3,0 | ±0,5 |
| L | от минус 200 до минус 100 | от минус 9,488 до минус 5,641 | от минус 100 до 100 | 0,1 | ±1,0 | ±0,5 |
| св. минус 100 до 150 | св. минус 5,641 до 10,624 | ±0,5 |
| св. 150 до 800 | св.10,624 до 66,466 | ±1,0 |
| M | от минус 200 до минус 100 | от минус 6,154 до минус 3,715 | от минус 100 до 100 | 0,1 | ±0,8 | ±0,5 |
| св. минус 100 до 100 | св. минус 3,715 до 4,722 | ±0,5 |
Примечания:
* Тип номинальной статической характеристики термопар в соответствии с ГОСТ Р 8.585-2001;
** Значения термоЭДС даны при температуре холодного спая 0 °С;
*** Пределы основной абсолютной погрешности приведены с учетом погрешности канала компенсации температуры холодного спая термопар.
Рабочие условия применения:
• температура окружающего воздуха от минус 25 до 70 °С (нормальная температура (20 ± 5) °С);
• относительная влажность от 5 до 95 % без конденсации влаги;
• электрическое питание - от однофазной сети переменного тока напряжением 220 В и частотой 50 Гц. Допускаются отклонения: по напряжению питания - от минус 30% до 15% от номинального значения, по частоте - от минус 10 % до 10 % от номинального значения;
• температура транспортирования от минус 50 до 85 °С.
Потребляемая мощность, габаритные размеры и масса зависят от конфигурации комплекса.
Среднее время наработки на отказ ПТК не менее 50000 часов (для систем без резервирования).
Средний срок службы не менее 10 лет.
Примечание - модули дискретного ввода/вывода, источники питания, процессорные и запоминающие устройства, входящие в состав ПТК, не являются измерительными компонентами и не требуют утверждения типа.
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на паспортные таблички шкафов ПТК и на титульные листы эксплуатационной документации типографским способом.
Комплектность
Комплект поставки ПТК определяется спецификацией заказа и в общем случае включает оборудование (шкафы контроллеров технологических, шкафы питания, серверы, АРМ, коммуникационные средства), программное обеспечение и эксплуатационную документацию.
В комплект документации входит методика поверки АБНС. 421457.001МП и методика калибровки АБНС. 421457.001МК измерительных каналов ПТК.
Поверка
осуществляется в соответствии с документом АБНС. 421457.001 МП «Комплексы программнотехнические «TORNADO-N» («ТОРНАДО-N»). Измерительные каналы. Методика поверки», согласованным ФГУП «ВНИИМС» 23.11.2009 г.
Перечень основных средств поверки приведен в таблице 5.
Таблица 5 - Перечень основных средств поверки
| Наименование средства измерений | Тип | Требуемые параметры |
| Калибратор-измеритель унифицированных сигналов эталонный | ИКСУ-2000А | Диапазон воспроизведения силы пост. тока от 0 до 25 мА, напряжения от минус 10 до 60 мВ, от 0 до 12 В, пределы допускаемой основной абсолютной погрешности ±0,003 мА, ± 0,005 мВ, ±3мВ соответственно. |
| Магазин сопротивлений | Р4831 | Диапазон воспроизведений сопротивления от 0,001 до 111111,1 Ом, класс точности 0,02/2*10-6 |
Сведения о методах измерений
Методы измерений приведены в документе «Комплексы программно-технические «TORNADO-N» («ТОРНАДО-N»). Руководство по эксплуатации АБНС.421457.001РЭ».
Нормативные документы
техническим «TORNADO-N» («ТОРНАДО-N»)
| ГОСТ Р 52931-2008 | Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия; |
| ГОСТ 22261-94 | Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия; |
| ГОСТ Р 8.596-2002 | ГСИ. Метрологическое обеспечение измерительных систем. Основные положения. |
Рекомендации к применению
Осуществление производственного контроля за соблюдением установленных законодательством Российской Федерации требований промышленной безопасности к эксплуатации опасного производственного объекта.
