Проектирование измерительной системы измерения массы

   Изделие сохраняет свои технические характеристики при расходе жидкости до 1,5 м³/ч; 

    Изделие обеспечивает информационный обмен  со скоростью последовательной передачи 2400 или 9600 бит/с по интерфейсу:

    - RS-485 в виде импульсов напряжения  с уровнем логической единицы  не менее 0,8 В и логического нуля не более 0,1 В на нагрузке 120 Ом.

    Предел  допускаемой относительной погрешности  измерения плотности жидкости в  рабочем диапазоне температур окружающей среды в диапазоне темпеpатуp контролируемой жидкости от минус 40 до плюс 85 °С составляет: ± 0.25 %

    при температуре контролируемой жидкости и окружающей cреды (20 ± 5) °C и кинематической вязкости жидкости до 25 мм²/с (25 сСт) составляет:

± 0,1 % для исполнения Б.

    Допускаемая абсолютная погрешность измерения  температуры жидкости составляет ± 0,5 °C.

    Наработка на отказ (То) изделия не менее 50 000 ч.

    Начальный назначенный ресурс (Тр) изделия не менее 10000 ч.

    Назначенный срок службы (Тсл) изделия не менее 12 лет.

    Срок  хранения (Тс) изделия не менее 3 лет.

    Межповерочный интервал – 2 года.

    Внимание. Применение изделия без барьера искрозащитного БАСТИОН или БАСТИОН-4 допускается только вне взрывоопасных зон. 

    Устройство и работа составных частей изделия

    Структурная схема изделия приведена на рисунке 3 и содержит следующие основные узлы:

    датчик  АУТП.414142.003;

    преобразователь АУТП.467747.004;

    процессор АУТП.467459.008;

     Датчик АУТП.414142.003 

 

    Основным  элементом изделия является тонкостенный цилиндрический вибратор, (чувствительный элемент), изготовленный из специального сплава, обладающего низким температурным  коэффициентом частоты и высокими упругими свойствами.

    Для уменьшения влияния расхода жидкости на измерения плотности и вязкости вибратор в изделии установлен в  зону, где скорость жидкости значительно  ниже, чем в основном потоке. Так  как тонкостенная часть вибратора  омывается жидкостью, как с внутренней, так и с наружной стороны, давление жидкости не оказывает влияния на результаты измерения плотности  и вязкости. Для возбуждения колебаний  тонкостенной части вибратора и  съема сигнала с нее на вибраторе  установлены четыре пьезопакета. Для измерения температуры жидкости непосредственно внутри трубопровода в изделие установлен датчик температуры (термопреобразователь сопротивления платиновый) 

4. Выбор промежуточных преобразователей

 
 

1. Преобразователь АУТП.467747.004;

Плата “Преобразователь”  предназначена для возбуждения  колебаний тонкостенной части вибратора  и формирования выходного импульсного  сигнала по плотности, преобразования сопротивления датчика температуры  в период следования импульсного  сигнала и передачу сформированных импульсных сигналов на плату “Процессор”

  

     2. Процессор АУТП.467459.008

Плата “Процессор”  с помощью аппаратных средств  и программного обеспечения реализует  все вычислительные и управляющие  функции изделия под управлением управляющего контроллера в диалоговом режиме в соответствии с протоколом обмена АУТП.414122.006 Д1-*.

Микропроцессор (МП) выполнен на микросхеме AT89C52-24PI, и работает под управлением рабочей программы, хранящейся в постоянном запоминающем устройстве (ПЗУ) емкостью 8К, встроенном в МП. Хранение промежуточных значений и переменных данных происходит в оперативном запоминающем устройстве (ОЗУ) емкостью 256 байт, встроенном в МП. Хранение градуировочных коэффициентов датчика и констант, происходит в электрически перепрограммируемом запоминающем устройстве (ППЗУ) с временем хранения не менее 100000 ч, емкостью 8 К, (микросхема 24C64/PI).

В основном режиме работы МП периодически производит измерение длительностей импульсных сигналов, поступающих с платы “Преобразователь”, вычисление значений плотности, вязкости и температуры контролируемой жидкости с сохранением результатов в ОЗУ, при необходимости, производит выдачу информации на блок индикации. По прерыванию от последовательного порта, вызванного запросом извне, МП выдает измеренные значения на адаптер или контроллер и возвращается к выполнению прерванной задачи.

Примечание. Длительность сигнала по плотности соответствует времени, за которое чувствительный элемент совершает 2048 периодов колебаний. Длительность сигнала по температуре соответствует 128 периодам импульсного сигнала по температуре. 

    3. Вычислитель УВ-8 выполняет следующие операции:

- осуществляет  генерацию возбуждающих импульсов,  прием и регистрацию УЗК; 

- производит  расчет расхода и объема среды,  проливаемой через преобразователь ПП10, на основе первичной измерительной информации  и программируемой в его энергонезависимой памяти информации о геометрических параметрах преобразователя ПП10 (номинальный D и расчетный Dp диаметры, акустическая база L информационной траектории);

- принимает по  стыку RS-485 от плотномера «ПЛОТ-3М»  измерительную информацию о плотности,  вязкости и температуре среды  и осуществляет вычисления массы  и массового расхода;

- производит  вычисления и вывод на жидкокристаллический  дисплей параметров;

- осуществляет  архивирование среднечасовых значений  объема, массы, плотности, вязкости;

- оснащен частотным выходом для работы с трубопоршневыми образцовыми установками;

- оснащен входом, при замыкании которого «сухими»  контактами, останавливается нарастающий  итог объема и массы (для  работы на образцовой проливной  расходомерной установке);

- производит  вывод измерительной информации  по стыку RS-485 в соответствии  с логическим протоколом,

-по инициативе пользователя индицирует на дисплее при местном измерении в ручном режиме:

    а) объем, пролитый через трубопровод, нарастающим итогом, м³;

    б) массу жидкости, пролитой через трубопровод , т;

в)текущее значение с плотномера или введенное значение

       плотности, кг/м³;

    г) время работы счетчика, ч;

    д) календарную дату и время;

    е) сообщение о неисправности.

    ж) текущее или введенное значение плотности, кг/м³;

         з) текущее значение температуры, ^оС;

-При включении в сеть счетчик автоматически переводится в режим “Эксплуатация”.

-Режим “Программирование” используется при проведении первичной и периодических поверок, контроле метрологических характе-ристик, перед пуском счетчика в работу на месте эксплуатации и перед каждым новым отчетным периодом для выполнения следующих операций:

    - занесение служебной информации;

    - корректировка календарных данных;

    - нуление параметров, определяемых нарастающим итогом;

    - обновление кодовой комбинации  «Электронного ключа».

-Установление режима “Программирование” осуществляется с помощью “Электронного ключа” - кодированной последовательности обработки клавиш на передней панели вычислителя УВ-8. Число возможных кодовых комбинаций - 10000. Счетчик поступает из производства с кодовой комбинацией  0000.

-Установление обновленной кодовой комбинации “Электронного ключа” производится органами надзора после приемки счетчика в составе узла учета, а также после периодической поверки и контроля метрологических характеристик.

-Вычислитель УВ-8 обеспечивает установление режима “Программирование” как при подключении его в составе счетчика, так и при подаче на него питающего напряжения, вне места эксплуатации.

-В режиме “Эксплуатация” с помощью клавиатуры на вычислителе УВ-8 обеспечивается выполнение следующих операций:

    а) измерение и индикация на дисплее  вычислителя УВ-8 по инициативе пользователя измеренных параметров и сообщений;

    б) вывод текущей измерительной  информации на ЭВМ.

-Ввод информации с плотномера «ПЛОТ-3М» о плотности, температуре и вязкости жидкости с плотномера на вычислитель УВ-8 осуществляется по другому интерфейсу RS-485, аппаратно не связанному с первым интерфейсом.

-Опрос плотномера с вычислителя УВ-8 осуществляется в автоматическом режиме с частотой  не менее 1 раза в 8 секунд.

-При неисправности преобразователя ПП10, обрывах кабелей, нарушении акустической прозрачности измеряемой жидкости информация, считываемая с дисплея счетчика  продолжается выводиться в течение 15 секунд. По истечение этого времени накопленные нарастающим итогом значения массы и объема сохраняются неизменными, индикация значений массового и объемного расходов прекращается, а вместо значений расходов появляется сообщение “Error”.

-При неисправности плотномера  “ПЛОТ-3М” вместо значений плотности, вязкости и температуры выводится сообщение “No data”.

-Для вывода текущей измерительной информации на ЭВМ через стык RS-485 счетчик  доукомплектовывается программой поддержки со стороны ЭВМ

-Текущая информация выводится на дисплей ЭВМ в соответствии с астрономическим временем, отсчет которого осуществляется вычислителем.

-Частота смены значений расхода (объемного и массового), объема, массы, плотности, температуры и вязкости - не менее 1 раза  в  5 секунд - может регулироваться при эксплуатации.

-В вычислителе УВ-8 предусмотрен архив глубиной 45 кален-дарных суток, в котором хранятся значения следующих измеренных величин:

    - среднечасовые значения массы  М_сч и объема V_сч;

    - средневзвешенные за один час  значения плотности r_св, вязкости z_св и температуры  t _св.

    Архивируемые  параметры корреспондируются с  астрономическими датой и временем. Считывание архива предусмотрено в местном режиме.

    Архив построен по принципу кольцевого регистра: по истечении интервала, равного 45 астрономическим  суткам, в ячейки энергонезависимой  памяти архива, соответствующие началу прошедшего интервала, перезаписываются вновь измеренные и вычисленные  параметры. Число кольцевых перезаписей  архива не ограничивается. Устанавливается  процедура нуления всех ячеек архива по инициативе оператора.

    При запросе значений архива, соответствующих  времени, в течение которого на счетчик  не подавалось электропитание, на дисплее  индицируется сообщение «Bad power ».

      При запросе значений архива, соответствующих времени, в течение  которого имели место неисправности  счетчика по п.2.30, на дисплее  индицируется сообщение «No data ».

    При возобновлении подачи электропитания или устранении неисправности по п.2.30 в течение запрашиваемого часа на дисплее индицируются  среднечасовые  и средневзвешенные значения величин, вычисленные в интервале времени, в течение которого счетчик находился  в работоспособном состоянии. Индикация  указанных значений за неполный час  сопровождается символом «*», который  индицируется на последнем знакоместе второй строки дисплея.