Модули счета импульсов

C - защитное покрытие.

Изменить стиль таблицы:

Заказные номера	Характеристики модуля	Примечание
R500 DA 03 011-000-AAA R500 DA 03 011-000-CAA	3 канала 1 Гц...500 кГц, 6 каналов DI 24 В DC, 6 каналов DO 24 В DC, 0,5 А	Клеммная колодка 36 контактов заказывается отдельно
R500 DA 03 021-000-AAA R500 DA 03 021-000-CAA	3 канала 1 Гц...500 кГц, 1 канал генератора импульсов 1 Гц…10 кГц, 6 каналов DI 24 В DC, 6 каналов DO 24 В DC, 0,5 A, возможность автономной работы в режиме электронного автомата безопасности	Клеммная колодка 36 контактов заказывается отдельно

Режим измерения частоты

Модули предназначены для ввода трех импульсных сигналов с частотой от 1 Гц до 500 кГц с номинальным напряжением сигнала от 4 до 24 В.

Контроллер частоты производит измерение параметров сигналов частотных входов (частота, накопительный итог и пр.) в зависимости от заданного алгоритма (режима работы).

В модулях логические «1» и «0» формируются при пересечении сигналом порогов (Рисунок 1):

верхний порог срабатывания канала (U_HI) - уровень перехода сигнала из состояния «0» в «1»;
нижний порог срабатывания канала (U_LO) - уровень перехода сигнала из состояния «1» в «0».

Для обеспечения заявленной точности измерения на вход модулей необходимо подавать сигнал прямоугольной формы.

Рисунок 1 - Детектирование сигнала

Алгоритм определения частоты модуля следующий:

детектирование сигнала (исходя из заданных порогов срабатывания);
определение периода следования импульсов T₁/T₂/…Tn (Рисунок 1);
расчет усредненного значения периода следования импульсов Tср по следующей формуле

(1)

где n – количество импульсов для усреднения, в частности:

для частотомера до 10 кГц – устанавливается пользователем (диапазон [1:240]);
для частотомера до 500 кГц – задается автоматически:

1 – в диапазоне частот от 1 до 2000 Гц;
16 – в диапазоне частот от 2 до 32 кГц;
256 – в диапазоне частот от 32 до 500 кГц.

Частота следования импульса F определяется по формуле

(2)

В модуле DA 03 011 пороги срабатывания задаются программно в среде разработки Astra.IDE. Верхний порог срабатывания (U_HI) задается в диапазоне от 4 до 18 В для каждого канала индивидуально. При этом нижний порог срабатывания устанавливается автоматически меньше заданного верхнего порога срабатывания на 1 В (U_LO = U_HI - 1).

На высоких частотах (от 300 до 500 кГц), при большой емкости сигнальной линии, реальный сигнал искажается. Данное поведение сигнала снижает точность измерения, так как зона детекции сигнала попадает на его наклонный фронт и момент детекции может меняться от импульса к импульсу. В крайних случаях, часть импульсов может не попасть в зону детекции (Рисунок 2).

Рисунок 2 – Пропуск сигнала

В таких случаях, для уменьшения влияния искаженного сигнала на точность измерения, следует задавать верхний порог срабатывания канала (U_HI) на середине рабочего диапазона (амплитуды) измеряемого сигнала, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3 – Оптимальные условия детектирования сигнала на высоких частотах

В модулях DA 03 021 параметры детектирования сигнала жестко закреплены за конкретным входным каналом с соответствующим номинальным напряжением:

1. при напряжении 5 В:

верхний порог срабатывания (U_HI) - 4 В;
нижний порог срабатывания канала (U_LO) - 3 В;

2. при напряжении 12 В:

верхний порог срабатывания (U_HI) - 9 В;
нижний порог срабатывания канала (U_LO) - 5 В;

3. при напряжении 24 В:

верхний порог срабатывания (U_HI) - 16 В;
нижний порог срабатывания канала (U_LO) - 8 В.

Режим СИКН

Измерительно-вычислительный аппаратно-программный комплекс (ИВК), сконфигурированный из модулей серии REGUL RX00, в состав которого входит модуль счета импульсов в режиме СИКН, предназначен для измерения, вычисления, контроля и хранения параметров расхода, давления, перепада давления, температуры, показателей качества нефти (плотности, вязкости, влажности) и количества (объём, масса) нефти.

Модуль счета импульсов в составе ИВК принимает частотно-импульсные сигналы частотой в диапазоне от 1 до 10000 Гц от турбинных расходомеров и плотномеров.

Режим обработки данных с энкодера

Обработка данных с энкодера производится за счет преобразования угла поворота вращающегося объекта в электрический сигнал. Энкодер формирует за один полный оборот вала последовательно импульсный цифровой код, содержащий информацию относительно угла поворота объекта. Если вращение вала прекращается, то прекращается и формирование импульсов. Величину угла поворота определяют путем подсчёта числа импульсов от начальной позиции до требуемой. Скорость вращения вала определяется как число импульсов за единицу времени (обороты в минуту). Как правило, энкодер имеет два канала, в которых две идентичные последовательности импульсов (А и В) сдвинуты на 90° относительно другу друга (парафазные импульсы), что позволяет определить направление вращения. Имеется также третий выход нулевой (референтной) метки (Z), который позволяет определить абсолютное положение вала, поскольку сразу же после включения положения вала неизвестно.

Рисунок 4 – Выходные сигналы энкодера

На рисунке 4 приведен пример изменения сигналов энкодера при вращении против часовой стрелки. В момент прихода переднего фронта сигнала А сигнал В находится в состоянии «0» (при вращении по часовой стрелке сигнал В находится в состоянии 1). При программной обработке сигнала для первого случая значение счетчика увеличивается, во втором случае уменьшается. Для повышения точности измерений производят дополнительную обработку данных: при подсчете регистрировать изменение сигнала А как по переднему, так и по заднему фронту, вести подсчет по фронтам обоих сигналов А и В без выделения ведущего сигнала и тд. Счетчик работает при помощи специальной подпрограммы обработки прерывания. Подсчет импульсов активизируется в течение заданного интервала времени, до тех пор, пока текущее значение счетчика меньше значения уставки. При совпадении текущего значения счетчика с уставкой происходит прерывание. Также прерывание может вызываться при сбросе счетчика и при смене направления счета.

Режим автомата безопасности

Электронный автомат безопасности (ЭАБ) предназначен для защиты турбины от достижения критических оборотов при сбросах нагрузки. ЭАБ производит измерение по трем независимым каналом частоты входного электрического сигнала, сравнивает с аварийной уставкой и при достижении критических оборотов выдает сигнал на останов турбины с учетом ускорения, т.е. при наличии ускорения ЭАБ пересчитывает и снижает уставку, чтобы не было заброса оборотов выше критических. ЭАБ обеспечивает выполнение следующих функций:

сбор информации от датчиков по трем независимым каналам значения частоты вращения ротора турбоагрегата;
вычисление текущего значения ускорения вращения ротора турбоагрегата;
вычисление уставки срабатывания с учетом текущего значения ускорения вращения ротора турбоагрегата;
формирование управляющего электрического сигнала при достижении на двух измерительных каналах их трех уставки срабатывания;
хранение в энергонезависимой памяти значений частоты вращения, при которой был сформирован управляющий электрически сигнал;
постоянный контроль исправности измерительных каналов;
проверку работоспособности модуля от внутреннего генератора, который во время тестов по внутренним цепям подключается вместо датчика и выдает задаваемую частоту, с учетом заданного ускорения, на вход измерительного тракта;
ВНИМАНИЕ! Внешние клеммы внутреннего генератора используются для диагностики и заводской проверки. Не рекомендуется использовать данный выход как полноценный генератор частоты
создание архива аварийных событий протоколирование всех событий с возможностью просмотра журнала событий.

Конфигурация входов/выходов модуля производится в среде программирования Astra.IDE. Значения параметров настройки хранятся в энергонезависимой памяти модуля.

Конфигурирование дискретных входов

В среде программирования предусмотрена возможность задания функционального назначения для каждого дискретного входа, типы функциональных назначений приведены в таблице 2. Функциональное назначение 1-го типа присваивается одному или двум входам. Остальные дискретные входы имеют функциональное назначение 2-го или 3-го типа.

Если назначение 1-го типа не выбрано, то все дискретные входы имеют функциональное назначение 2-го типа, и функция диагностики реле защиты автоматически блокируется.

Таблица 2 – Типы функциональных назначений дискретных входов

№	Тип	Описание
1	Обратный контроль включения реле защиты	Вход данного типа предназначен для приема сигнала контроля включения реле защиты, управляемого выходом «Включение реле защиты». Состояние сигнала используется в алгоритме диагностики реле защиты
2	Произвольный контроль	Вход данного типа предназначен для приема сигнала, состояние которого не анализируется в алгоритмах защиты и диагностики модуля, а только передается в прикладную программу ЦП
3	Наличие питания цепей защиты	Вход данного типа предназначен для приема сигнала об отсутствии питания в цепях защиты. Отсутствие питания определяется уровнем сигнала 0 на входе модуля. Состояние сигнала используется в алгоритме срабатывания защиты

Конфигурирование дискретных выходов

В среде программирования предусмотрена возможность задания типа выходных дискретных сигналов, типы функциональных назначений приведены в таблице 3. По умолчанию дискретные выходы имеют функциональное назначение 5-го типа.

Таблица 3 – Типы функциональных назначений дискретных выходов

№	Тип	Описание
1	Срабатывание защиты	Выход данного типа сигнализирует выполнение условия для срабатывания защиты (логический уровень «1»).Используется для внешней сигнализации
2	Включение реле защиты / выключение реле защиты	Выход данного типа управляет реле защиты при срабатывании защиты (логический уровень «1» или «0», выбирается в конфигурации алгоритма защиты)
3	Повышенная частота	Выход данного типа предназначен для сигнализации того, что частота вращения ротора, используемого в алгоритмах защиты, превышает предупредительный порог (логический уровень «1»)
4	Неисправность	Выход данного типа сигнализирует недостоверность значения частоты, неисправность модуля или отказ любого реле защиты (логический уровень «1»)
5	Произвольное управление	Состояние выхода данного типа не формируется в алгоритмах защиты и диагностики модуля, а задается в прикладной программе ЦП

Конфигурирование частотных входов

В среде программирования предусмотрена возможность конфигурирования функционального назначения частотных входов, типы функциональных назначений приведены в таблице 4. По умолчанию частотные входы имеют функциональное назначение 2-го типа.

Если канал 1-го типа не выбран, то все частотные входы имеют функциональное назначение 2-го типа, и функции противоразгонной защиты и диагностики автоматически отключаются.

Таблица 4 – Типы функциональных назначений частотных входов

№	Тип	Описание
1	Защитное измерение	Вход данного типа предназначен для приема частотного сигнала, по которому рассчитываются значения скорости вращения и углового ускорения ротора, используемые в алгоритмах защиты и диагностики
2	Произвольное измерение	Вход данного типа предназначен для приема частотного сигнала, по которому рассчитываются значения скорости вращения и углового ускорения ротора, не используемые в алгоритмах защиты и диагностики