Назначение
Контроллеры К-2000 предназначены для измерений электрических сигналов силы и напряжения постоянного тока, сопротивления постоянному току, а также преобразованных в указанные величины поступающих от первичных преобразователей неэлектрических величин - температуры (сигналы от термопар и термопреобразователей сопротивления), давления, вибрации и т.п., расположенных во взрывоопасных зонах на объектах нефтяной, газовой и других отраслей промышленности, а также для выполнения функций отображения, логической обработки сигналов, ввода-вывода информации.
Описание
Принцип действия контроллеров К-2000 основан на преобразовании входных аналоговых сигналов от датчиков (преобразователей) в кодовые (цифровые) сигналы с последующей линейной аппроксимацией и масштабированием в значения измеряемых величин, вывод информации на сенсорный экран жидкокристаллического индикатора (ЖКИ), запоминание и хранение информации на Flash-карте, прием-передачу информации по интерфейсу RS-485.
К-2000 имеет модульную структуру и кроме обязательных для всех исполнений блоков (питания, вычислителя УИРК ) может содержать следующие блоки и устройства:
- блок индикации и управления БИУ (только в модификации М);
- блок токовых входов и регулятора ТВР;
- блок входов термопреобразователей сопротивления, термопар и компенсации холодного спая термопар ТДК;
- блок дискретного ввода-вывода ДВВ;
- блок репитера-транскодера РТК;
- считыватель Flash-карт (кардридер).
Блоки, установленные в шасси К-2000, объединяются шиной данных внутри шасси и локальной магистралью данных между шасси. Для организации распределенного сбора данных и управления, К-2000 могут объединяться сетями Ethernet/IP, RS-485
Состав К-2000 и количество блоков ТВР, ТДК, ДВВ, РТК выбирается потребителем при заказе, в соответствии с параметрами автоматизируемого объекта.
Базовая модификация К-2000/ХХХХ-Х содержит 8 слотов (типоразмер корпуса 3U 421 IP) с общим количеством блоков ТВР, ТДК, ДВВ, РТК не более 5, количество блоков ТВР и/или ТДК, не более 4. Количество измерительных каналов, не более 16.
Модификация К-2000/МХХХХ-Х содержит 9 слотов (типоразмер корпуса 4U 421 IP) с общим количеством блоков ТВР, ТДК, ДВВ, РТК не более 9, количество блоков ТВР и/или ТДК не более 8. Количество измерительных каналов не более 32.
Блок ТВР обеспечивает измерение и обработку стандартных аналоговых входных сигналов силы и напряжения постоянного тока, выход токового сигнала, и может выполнять функции релейного и/или ПИД-регулятора.
В состав ТВР входит микроконтроллер и 4 канала с АЦП 16-бит. ТВР имеет гальванически развязанные (ГР) входы, ГР внешний последовательный интерфейс типа RS485, а также релейный и аналоговый выходы для обеспечения функций регуляторов.
Диапазон измерений по каждому измерительному каналу (ИК) выбирается пользователем. Все настройки и данные калибровки хранятся в энергонезависимом ПЗУ.
Блок ТДК обеспечивает измерение и обработку стандартных аналоговых сигналов от термопреобразователей сопротивления с номинальными статическими характеристиками (НСХ) по ГОСТ 6651 и термопар с НСХ по ГОСТ Р 8.585-2001.
В состав ТДК входит микроконтроллер и 4 канала с АЦП 16-бит. ТДК имеет группу ГР входов, ГР внешний последовательный интерфейс типа RS-485.
При работе с термопарами температура холодного спая измеряется встроенным цифровым датчиком с интерфейсом MicroLAN. Возможно подключение внешнего датчика температуры холодного спая.
Тип датчика и его градуировка по каждому каналу выбирается пользователем. Все настройки и данные калибровки хранятся в энергонезависимом ПЗУ.
Блок ДВВ обеспечивает прием, обработку и передачу стандартных дискретных вход-ных/выходных сигналов. В состав ДВВ входит микроконтроллер, энергонезависимое ПЗУ, каналы ввода/вывода и ГР внешний последовательный интерфейс типа RS-485. Все настройки выполняются пользователем и хранятся в энергонезависимом ПЗУ.
Блок РТК обеспечивает возможность подключения дополнительных сегментов сети RS-485 (RS-232), обработку и ввод-вывод данных по интерфейсу RS-485(RS-232). В состав РТК входит микроконтроллер, энергонезависимое ПЗУ и модули ГР для подключения независимых интерфейсов RS-485(RS-232). Все настройки выполняются пользователем и хранятся в энергонезависимом ПЗУ.
К-2000 имеет взрывозащищенное исполнение с видом взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» с маркировкой взрывозащиты [Exib]IIA при наличии в его составе блоков ТВР и/или ТДК.
Общий вид контроллера К-2000 представлен на рисунке 1.
Рисунок 1 - Общий вид контроллера К-2000
Программное обеспечение
Идентификационные данные программного обеспечения (ПО) контроллера
представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Идентификационные данные ПО
| Идентификационные данные (признаки) | Значение |
| ТВР | ТДК | К-2000 |
| Идентификационное наименование ПО | ПО блока ТВР | ПО блока ТДК | ПО К-2000 |
| Номер версии (идентификационный номер) ПО | 111206 | 111205 | 1.1.1.20 |
| Цифровой идентификатор ПО | 1E65 | 8B48 | 0004BC1E |
Информация о версии и контрольной сумме доступна в меню блоков и в меню К-2000.
Доступ к ПО извне невозможен, так как программное обеспечение загружено во внутреннюю память микросхемы микроконтроллера и установлен бит защиты от чтения и записи. Запись программы в микроконтроллер производится только на предприятии-изготовителе и в процессе эксплуатации изменению не подлежит.. Загрузка программного обеспечения по интерфейсу на применяемом микроконтроллере не предусмотрена конструкцией.
Уровень защиты ПО контроллера от непреднамеренных и преднамеренных изменений соответствует высокому уровню по Р 50.2.077-2014.
Метрологические характеристики нормированы с учетом метрологически значимого ПО.
Технические характеристики
Таблица 2 - Основные метрологические и технические характеристики блоков ТВР
| Характеристики | Значение |
| Количество входных аналоговых каналов | 4 |
| Диапазоны входных сигналов | от 0 до 5 мА, от 0 до 20 мА, от 4 до 20 мА; от 0 до 5 В; от 0 до 10 В |
| Количество выходных аналоговых каналов | 1 |
| Диапазон выходных сигналов, мА | от 4 до 20 |
| Разрешающая способность, бит | 16 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерительных (входных) каналов | 0,1 % от верхнего значения диапазона входного сигнала |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности выходных каналов | 0,5 % от верхнего значения диапазона выходного сигнала |
| Тип входных каналов измерения силы постоянного тока | Пассивный/Активный |
| Входное сопротивление каналов измерения силы постоянного тока, Ом, не более | 250 |
| Входное сопротивление каналов измерения напряжения, Ом, не менее | 30 |
| Сопротивление нагрузки для сигналов силы постоянного тока, Ом, не более | 500 |
| Перегрузка по входному сигналу, не более | 25 % от диапазона входного сигнала |
| Гальваническая развязка между группами электрически не связанных цепей питания, входов, выходов, интерфейса, В | 1500 |
| Вид взрывозащиты по входам | «искробезопасная цепь» |
| Допустимые параметры измерительных линий искробезопасных цепей, не более: | |
| индуктивность, мГн | 0,15 |
| емкость, мкФ | 0,15 |
| сопротивление, Ом | 25 |
Таблица 3 - Основные метрологические и технические характеристики блоков ТДК
| Характеристики | Значение |
| Количество входных аналоговых каналов | 4 |
| Диапазоны входных сигналов, поступающих от: термопреобразователей сопротивления с НСХ по ГОСТ 6651: | |
| ТСМ 100М, 50М, ТСП 100П, 50П, Pt100, Pt50, ГР 21, °С | от минус 40 до 200 |
| ГР 23, °С | от минус 40 до 180 |
| термопар с НСХ по ГОСТ Р 8.585-2001: | |
| ТХА (К); ТХКн (E); ТЖК (J), °С | от 100 до 1000 |
| ТХК (L), °С | от 100 до 800 |
| Пределы допускаемой приведенной погрешности измерительных каналов | 0,25% от верхнего значения диапазона входного сигнала |
| Пределы допускаемой абсолютной погрешности канала компенсации холодного спая со встроенным или внешним датчиком температуры, °С | 1 |
| Разрешающая способность, бит | 16 |
| Характеристики | Значение |
| Гальваническая развязка между группами электрически не связанных цепей питания, интерфейса и аналоговых входов, В | 1500 |
| Гальваническая развязка между группами электрически не связанных цепей питания, интерфейса и аналоговых выходов, В | 1500 |
| Допустимые параметры измерительных линий искробезопасных цепей, не более: | |
| индуктивность, мГн | 0,15 |
| емкость, мкФ | 0,15 |
| сопротивление, Ом | 25 |
Потребляемая мощность, Вт, не более
• К-2000/ХХХХ-Х
• К-2000/МХХХХ-Х
Масса, кг, не более
• К-2000/ХХХХ-Х
• К-2000/МХХХХ-Х
Габаритные размеры, мм, не более
• К-2000/ХХХХ-Х (типоразмер 3Ux42HP) 260x260x160;
• К-2000/МХХХХ-Х (типоразмер 4Ux42HP) 260x260x205.
Напряжение питания постоянного и/или переменного тока частотой 50 Гц, В от 160 до 242.
Рабочие условия эксплуатации:
- температура окружающей среды, ° С от 10 до 50;
- относительная влажность при температуре 35 ° С не более 80 %.
Температура транспортирования от минус 40 до 60°С.
Температуре хранения от 5 до 40 °С.
Режим работы - непрерывный (круглосуточный).
Средний срок службы 10 лет.
Знак утверждения типа
Знак утверждения типа наносится на лицевую панель корпуса К-2000 методом шелко-графии и на титульный лист паспорта типографским способом.
Комплектность
Комплект поставки контроллеров К-2000 представлен в таблице 4.
Таблица 4
| Наименование | Кол-во | Примечание |
| К-2000 | 1 | Модификация, состав блоков и назначение - по заявке потребителя |
| Паспорт К-2000 | 1 | - |
| Паспорт ТВР, ТДК, ДВВ, РТК | по 1 | При наличии в составе контроллера |
| Методика поверки блоков ТВР, ТДК | 1 | При наличии в составе контроллера блоков ТВР, ТДК |
| Трек. Руководство оператора | 1 | В назначении С - самописец |
| Трек. CD диск | 1 |
| Flash-карта типа SD, MMS | 1 | при наличии кардридера |
| Соединитель 721-103 с кожухом | 1 | Ответная часть соединителя сетевого питания |
| Наименование | Кол-во | Примечание |
| Соединитель 231-303 с кожухом | 2 | Ответная часть соединителя интерфейса RS-485 |
| Соединитель DRB9F с кожухом | 1 | Ответная часть соединителя интерфейса RS-232 |
Поверка
Осуществляется в соответствии с документом «Блоки ТВР, ТДК. Методика поверки.
С2.390.000 МП» (при наличии в составе контроллеров блоков ТВР, ТДК), согласованным ФГУП «ВНИИМС» 28.06.2010 г.
Перечень основного поверочного оборудования:
- калибратор универсальный Н4-7 (пределы допускаемой основной погрешности воспроизведения силы постоянного тока I в диапазоне от 0 до 20 мА: ± (0,004%I + 0,0004%1п), где In - предел диапазона; воспроизведения напряжения постоянного тока U для пределов Un: до 0,2 В: ± (0,002%U + 0,0005% Ш); до 20 В: ± (0,002%U + 0,00015% Ш);
- магазин сопротивлений Р4831-М1 (диапазон воспроизводимых сопротивлений от 0,1 до 111111,1 Ом, класс точности 0,02/(2-10-6)).
Сведения о методах измерений
Методы измерений изложены в паспорте на контроллер К-2000 и в паспортах на блоки ТВР, ТДК, ДВВ, РТК.
Нормативные документы
ГОСТ Р 51841-2001
ГОСТ Р 52931-2008
ГОСТ Р 51330.10-99 (МЭК 60079-11-99)
ГОСТ 30852.10-2002
(МЭК 60079-11:1999)
ТУ4226-005-12221545-01
Программируемые контроллеры. Общие технические
требования и методы испытаний;
Приборы контроля и регулирования технологических процессов. Общие технические условия;
Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 11.
Искробезопасная электрическая цепь “i”;
Электрооборудование взрывозащищенное. Часть 11.
Искробезопасная электрическая цепь “i”;
Контроллер К-2000. Технические условия
