Обчислювач витрати

Обчислювач витрати, що містить перший і другий інтерфейсні блоки, блок клавіатури, блок індикації, обчислювальний блок, першу двонаправлену шину, др угу двонаправлену шин у, що з'єднує входи-виходи обчислювального блока із другими входами-виходами другого інтерфейсного блока, входами-виходами блока клавіатури й входами-виходами блока індикації, перші вхідні шини зовнішніх пристроїв, перші вхідні шини датчиків, вихідні шини, який відрізняється тим, що в нього уведені другі вхідні шини зовнішніх пристроїв, другі C2 2 80034 1 3 80034 Даний обчислювач витрати й кількості також, як і обчислювач витрати, що заявляється, містить обчислювальний блок (обчислювальний пристрій) і блок індикації (пристрій відображення інформації). Однак, відсутність блоків захисту, блоку збору інформації, блоку вводу-виводу дискретних сигналів, інтерфейсних блоків, блоку сопряження, акумуляторної батареї, часового блоку й блоку клавіатури різко обмежує функціональні можливості відомого пристрою й знижує його перешкодозахи щеність. Відомий обчислювач для витратоміра змінного перепаду тиску [Патент України №53557, кл. кл. G 01F 1/00, Бюл. №1, 2003]. що містить узгоджуючий пристрій, входи якого з'єднані з виходами відповідних датчиків, перший інтерфейсний вузол, до якого підключені виходи узгоджуючого пристрою, пристрій відображення, блок пам'яті, клавіатуру, другий інтерфейсний вузол і обчислювальний пристрій, перші, другі, треті, четверті й п'яті входи якого з'єднані із входам-виходам відповідно пристрою відображення, першого інтерфейсного вузла, блоку пам'яті, клавіатури й другого інтерфейсного вузла, при цьому узгоджуючий пристрій складається з N нормуючих підсилювачів, входи яких з'єднані з виходами відповідних датчиків, N аналогоцифрових перетворювачів, вхід кожного з яких з'єднаний з виходом відповідного нормуючого підсилювача, мікроконтролера, до входів якого підключені виходи аналого-цифрових перетворювачів, інтерфейсного вузла, входи якого з'єднані з виходами мікроконтролера, блоку живлення, що з'єднаний із входами живлення всіх елементів узгоджуючого вузла і із входами живлення датчиків. Даний обчислювач для витратоміра змінного перепаду тиску також, як і обчислювач витрати, що заявляється, містить блок індикації (пристрій відображення), блок клавіатури, перший і другий інтерфейсні блоки (інтерфейсні вузли) і обчислювальний блок (обчислювальний пристрій), входивиходи якого з'єднані двонаправленими шинами із входами-виходами блоку індикації, входамивиходами блоку клавіатури та із входамивиходами другого інтерфейсного блоку. Однак, відсутність блоків захисту, блоку збору інформації, блоку вводу-ви воду дискретних сигналів, блоку сопряження, акумуляторної батареї і часового блоку різко обмежує функціональні можливості відомого пристрою й знижує його перешкодозахищеність. Найбільш близьким по технічній сутності є обчислювач газоподібних продуктів [Патент України №53568. кл. G 01F 1/00, Бюл. №1, 2003], що містить N узгоджуючих пристроїв, вхід кожного з яких з'єднаний з виходом відповідного датчика, перший інтерфейсний вузол, до якого підключені виходи N узгоджуючи х пристроїв, пристрій відображення, блок пам'яті, клавіатуру, другий інтерфейсний вузол і обчислювальний пристрій, перші, другі, треті, четверті й п'яті входи якого з'єднані з виходами відповідно пристрою відображення, першого інтерфейсного вузла, блоку пам'яті, клавіатури, другого інтерфейсного вузла, при цьому кожний узгоджуючий пристрій складається з нормуючого підсилювача, входи якого з'єднані з виходами від 4 повідного датчика, аналого-цифрового перетворювача, входи якого з'єднані з виходами нормуючого підсилювача, мікроконтролера. до входів якого підключені виходи аналого-цифрового перетворювача, інтерфейсного вузла, входи якого з'єднані з виходами мікроконтролера, блоки живлення, що з'єднаний із входами живлення всіх елементів погоджуючого вузла та із входами живлення датчиків. Даний обчислювач газоподібних продуктів також, як і обчислювач витрати, що заявляється, містить блок індикації (пристрій відображення), блок клавіатури, перший і другий інтерфейсні блоки (інтерфейсні вузли) і обчислювальний блок (обчислювальний пристрій), входи-виходи якого з'єднані двонаправленими шинами із входамивиходами блоку індикації, входами-виходами блоку клавіатури та з входами-виходами другого інтерфейсного блоку. Однак, відсутність блоків захисту, блоку збору інформації, блоку вводу-виводу дискретних сигналів, блоку сопряження, акумуляторної батареї й часового блоку різко обмежує функціональні можливості відомого пристрою й знижує його перешкодозахищеність. В основу передбачуваного винаходу поставлене завдання удосконалення обчислювача витрати шляхом введення нових блоків і зв'язків, що дозволяють істотно розширити функціональні можливості обчислювача, що веде до одержання можливості працювати з різними типами датчиків, підвищенню перешкодозахищеності й продуктивності обчислювача витрати, зокрема дозволяє використати один обчислювач витрати для визначення витрат на багатониточному газовимірювальному пункті, на установці комплексної підготовки газу й на інших подібних об'єктах, де витрата визначається в декількох точках технологічного процесу з використанням датчиків різних типів. Поставлене завдання вирішується тим, що у відомий обчислювач витрати, що містить перший і другий інтерфейсні блоки, блок клавіатури, блок індикації, обчислювальний блок, першу двонаправлену шину, др угу двонаправлену шин у, що з'єднує входи-ви ходи обчислювального блоку із другими входами-виходами другого інтерфейсного блоку, входами-виходами блоку клавіатури й входами-виходами блоку індикації, перші вхідні шини зовнішніх пристроїв, перші вхідні шини датчиків, вихідні шини, згідно з винаходом, уведені другі вхідні шини зовнішніх пристроїв, другі вхідні шини датчиків, перший, другий і третій блоки захисту, блок збору інформації, блок вводу-виводу дискретних сигналів, блок сопряження, акумуляторна батарея і часовий блок, вхід резервного живлення якого підключений до виходу акумуляторної батареї і до входу резервного живлення обчислювального блоку, входи-виходи якого другою двонаправленою шиною з'єднані з входами-виходами часового блоку та з другими входами-виходами блоку сопряження, перші входи-виходи якого першою двонаправленою шиною з'єднані з входамивиходами першого інтерфейсного блоку, із входами-виходами блоку збору інформації, з виходамивходами блоку вводу-виводу дискретних сигналів та з другими виходами другого блоку захисту, пе 5 80034 рші виходи якого підключені до входів блоку збору інформації, перші й другі вхідні шини зовнішніх пристроїв з'єднані відповідно з першими і з другими входами першого блоку захисту, входи-ви ходи якого підключені до перших входів-ви ходів другого інтерфейсного блоку, другі ви ходи першого блоку захисту з'єднані із входами першого інтерфейсного блоку, перші й другі вхідні шини датчиків підключені відповідно до першого і другого входів другого блоку захисту, треті виходи якого з'єднані із входами блоку вводу-виводу дискретних сигналів, ви ходи якого підключені до входів третього блоку захисту, виходи якого з'єднані з вихідними шинами. Введення першого, другого й третього блоків захисту дозволяє виключити проходження на внутрішні ланцюги обчислювача витрати перешкод і перенапруг (що виникають від наведень від різних джерел, статичних розрядів і тому подібних причин) по лініях відповідно підключення зовнішніх пристроїв, підключення датчиків і по лініях видачі сигналів та інформації на зовнішні пристрої. Введення блоку збору інформації дозволяє з високою швидкістю опитувати датчики - первинні перетворювачі з аналоговими вихідними сигналами у вигляді напруги, стр уму, опору й тому подібним, накопичувати результати протягом установленого числа опитувань, усереднювати їх і видавати в обчислювач витрати усереднені значення параметрів, що підвищує їхню вірогідність. Введення блоку вводу-виводу дискретних сигналів дозволяє запам'ятати дискретні сигнали на час, необхідний для організації оптимального їхнього зчитування або видачі споживачеві обчислювальним блоком, і збільшити при цьому потужність видаваних сигналів до необхідної для керування зовнішніми пристроями, наприклад, сиреною для сигналізації про спроби несанкціонованого проникнення в апаратуру обчислювача витрати або краном для перекриття замірної нитки при виявленні її несправності й тому подібним. Введення блоку спряження дозволяє здійснити розв'язку ланцюгів прийому і перетворення сигналів від зовнішніх пристроїв і датчиків - першу двонаправлену шину й ланцюгів власне обчислювача витрати - другої двонаправленої шини й тим самим запобігти проходженню перешкод від вхідних блоків на входи обчислювального блоку. Введення часового блоку дозволяє, з одного боку, мати в обчислювачі витрати прив'язку до реального часу (годинник), а, з іншого боку, формувати необхідні для роботи обчислювального блоку часові інтервали. Введення акумуляторної батареї дозволяє зберігати працездатність окремих елементів витратоміра, наприклад, годинника або елементів пам'яті, при відключенні живлення на тривалі строки. У цілому уведені блоки дозволяють розширити функціональні можливості обчислювача витрати й за рахунок цього підвищити перешкодозахищеність і точність роботи обчислювача витрати і його продуктивність. Попередньо на об'єкті визначають контрольні точки - точки технологічного процесу, у яких потрі 6 бно визначати витрату продукції, для забезпечення вимог, установлених алгоритмом контролю й керування технологічним процесом і (або) алгоритмом обліку продукції, прийнятими на об'єкті. Для контрольних точок по характеру й особливостям протікання технологічного процесу в кожній з них визначають способи виміру витрати продукції й можливі типи датчиків для кожної точки, а по технічних і вартісних характеристиках датчиків вибирають конкретні типи датчиків для кожної із точок, в якій необхідно вимірювати витрату. У тому випадку, якщо на об'єкті, на якому планується застосувати пропонований обчислювач витрат, уже є в деяких точках необхідні датчики, то їх можна використати для виміру значень параметрів. Всі датчики, використовувані у складі обчислювача витрат, розбивають на дві групи, наприклад, у першу групу включають датчики, що вимірюють безпосередньо витрату, а в др угу груп у включають датчики, що вимірюють змінні параметри, по яких обчислюють витрату. Для кожної контрольної точки визначається затверджена методика обчислення витрати, наприклад, для визначення витрати за допомогою звужуючи х пристроїв використовується міждержавний стандарт «ГОСТ 8.563.2-97. Методика выполнения измерений с помощью сужающих устройств. Минск», для визначення витрати при застосуванні осереднюючих напірних трубок використовується [«Методика виконання вимірів із застосуванням осереднюючих напірних трубок. МВИ 081/24.123-0. Київ. 2000р»]. для визначення витрати при застосуванні датчиків витрати різних типів, наприклад, турбінних, ультразвукових, теплових і тому подібних використовується тільки формула приведення до стандартних умов згідно з міждержавним стандартом «ГОСТ 30319.1-96. Газ природный. Методы расчета физических свойств. Минск». Для кожної з використовуваних методик складається програма обчислення витрати - програмний модуль, при цьому по всіх методиках витрата обчислюється за встановлений інтервал часу, наприклад, за одну секунду. Для зберігання даних про систему визначення витрат, її технічних і програмних засобах і необхідних для обчислення витрат значень умовнопостійних параметрів, тобто параметрів, значення яких змінюються не частіше, ніж один раз на добу, і тому подібного в пам'яті обчислювача витрат складається база нормативно-довідкових даних, у яку записуються наступні дані: - про контрольні точки, наприклад, кількість точок, використаний на конкретній точці спосіб визначення витрати, адреси програмного модуля для розрахунку витрати, кількість і типи застосованих датчиків то що; - про групи датчиків, наприклад, кількість датчиків у групі, типи й кількість датчиків кожного типу в групі, адреси бази первинних даних для цих датчиків тощо: - про датчики, наприклад, вимірювана датчиком фізична величина, межі виміру, градуйована характеристика, забезпечувана точність тощо; - дані про ув'язування конкретних датчиків і контрольних точок, датчиків і номерів осередків 7 80034 локальних баз даних, дані про адреси осередків програмних модулів, які використовуються для запису в ни х значень параметрів, тощо ; - значення необхідних для обчислення витрат умовно-постійних параметрів. При цьому, значення умовно-постійних параметрів записуються в базу нормативно-довідкових даних за допомогою блоку клавіатури, а звідти переписують у відповідні осередки програмних модулів, що їх використовують. Для зберігання значень параметрів у пам'яті обчислювача витрат створюються: - локальні бази даних, наприклад, перша локальна база, що призначена для запам'ятовування накопичених значень витрати, вимірюваних датчиками першої групи, і складається з І1 осередків, де І2 - число датчиків у першій групі, друга локальна база даних, що призначена для запам'ятовування усереднених значень параметрів, вимірюваних датчиками другої групи, і складається з І2 осередків, де І2 - число датчиків у другій групі, третя локальна база даних, призначена для запам'ятовування факту появи дискретних сигналів від різних джерел, і складається з регістра, що має І3 розрядів, де І 3 - число джерел дискретних сигналів; - база первинних даних, призначена для зберігання значень змінних параметрів, по яких обчислюють витрату, вимірюваних датчиками другої групи, й складається з І2 груп осередків по N осередків у кожній, де N - число значень кожного параметра, по якому виробляється його усереднення; - база вихідних даних, що складається з К груп осередків, де К - кількість контрольних точок, і призначена для зберігання параметрів, що використовують для визначення значення витрати, наведеної до стандартних умов у кожній контрольній точці, при цьому, кількість осередків у група х неоднакова, тому що вона залежить від числа використовуваних для обчислення витрати параметрів, що по-різному в різних методиках. Крім того, для зберігання значень обчислених витрат у пам'яті обчислювача витрат створюються: - база поточних витрат, тобто витрат за інтервал часу від попереднього розрахунку до поточного; - база сумарних витрат по заданих контрольних точках, наприклад, на замірному пункті виміри визначення витрати виконується за допомогою декількох вимірювальних трубопроводів, а загальну ви трату одержують підсумовуванням витрат по всіх вимірювальних трубопроводах; - база сумарних витрат за встановлені інтервали часу, наприклад, за годину або добу: - база архівних даних. На кресленнях наведені: Фіг.1 - блок схема обчислювача витрати; Фіг.2 - схема захисту від перенапруг і перешкод, що виникають у лініях зв'язку із зовнішніми пристроями, підключеними по протоколу RS-232: Фіг.3 - схема захисту від перенапруг і перешкод, що виникають у прямих і зворотних ланцюгах підключення датчиків з вихідним сигналом у вигляді напруги; 8 Фіг.4 - функціональна схема блоку збору інформації. Обчислювач витрати газу містить перший блок захисту 1, др угий блок захисту 2, перший інтерфейсний блок 3, входи якого з'єднані із другими виходами першого блоку захисту 1, блок збору інформації 4, до входів якого підключені перші виходи другого блоку захисту 2, блок 5 вводувиводу дискретних сигналів, до входів якого підключені треті виходи другого блоку захисту 2, третій блок захисту 6, входи якого з'єднані з виходами блоку 5 вводу-виводу дискретних сигналів, першу двонаправлену шину 7, др угий інтерфейсний блок 8, до перших входів-ви ходів якого підключені перші входи-виходи першого блоку захисту 1, блок 9 спряження, перші входи-виходи якого з'єднані першою двонаправленою шиною 7 із входамивиходами першого інтерфейсного блоку 3, з ви ходами-входами блоку збору інформації 4, із другими виходами блоку захисту 2 і із входамивиходами блоку 5 вводу-ви воду дискретних сигналів, обчислювальний блок 10, акумуляторну батарею 11, блок виміру часу 12, вхід резервного живлення якого з'єднаний з входом резервного живлення обчислювального блоку 10 і з ви ходом акумуляторної батареї 11, блок 13 клавіатури, блок 14 індикації, другу двонаправлену шину 15, якою з'єднані входи-виходи обчислювального блоку 10 із другими входами-виходами другого інтерфейсного вузла 8, із др угими входами-виходами блоку 9 спряження, із входами-виходами блоку виміру часу 12, із входами-виходами блоку клавіатури 13 і із входами-виходами блоку 14 індикації, вхідні шини зовнішніх пристроїв 16-1 і 16-2, які підключені відповідно до перших і др уги х входів першого блоку захисту 1, вхідні шини датчиків 17-1 і 17-2, підключені до перших і других входів другого блоку захисту 2, ви хідні шини 18, які з'єднані з виходами третього блоку захисту 6. Перший блок захисту 1 призначений для захисту обчислювача витрати від перенапруг і перешкод, що виникають у лініях зв'язку із зовнішніми пристроями, а також, при необхідності, для забезпечення іскробезпеки. До перших входів блоку підключаються пристрої мережі збору інформації, наприклад, пристрої, установлені на диспетчерському пункті й тому подібні. До други х входів підключаються інші зовнішні пристрої й датчики, наприклад, пристрої або датчики, що підключають по інтерфейсах RS-232 і (або) RS-485 і (або) Hartмодеми або Hart-датчики. На кожний зовнішній пристрій передбачена одна схема захисту й, якщо потрібно, то схема, що забезпечує іскробезпеку. До перших виходів блоку захисту 1 підключаються виходи схем захисту ти х зовнішніх пристроїв, які підключаються безпосередньо до портів обчислювального блоку 10. До други х ви ходів блоку захисту 1 підключаються виходи схем захисту всіх інших зовнішніх пристроїв, підключених до блоку захисту 1. Другий блок захисту 2 призначений для захисту обчислювача витрати від перенапруг і перешкод, що виникають у ланцюгах підключення датчиків до обчислювача витрати, а також, при необхідності, для забезпечення іскробезпеки й 9 80034 складається із груп схем захисту. Кожна група призначена для захисту від перенапруг і перешкод, що виникають у ланцюга х підключення одного типу датчиків, тому кількість груп схем захисту дорівнює числу різних типів датчиків, підключених до обчислювача. Кількість схем захисту в кожній групі дорівнює кількості датчиків відповідного типу, підключених до обчислювача. У виконанні, наведеному як приклад на Фіг.1, блок 2 призначений для захисту від перенапруг і перешкод ланцюгів підключення датчиків з аналоговими вихідними сигналами (входи 17-1, виходи 17-1), турбінних, частотних і інши х аналогічних датчиків (входи 17-2, ви ходи 17-2), а також ланцюгів підключення дискретних сигналів (входи 17-2, виходи 17-3). Частотні датчики, вихідний сигнал яких має частоту нижче 500Гц, можуть розглядатися як джерела дискретних сигналів і тоді вони можуть підключатися на входи підключення дискретних сигналів. Перший інтерфейсний блок 3 призначений для сполучення пристроїв, що працюють по конкретних протоколах обміну інформацією, з першою двонаправленою шиною 7 і, таким чином, він дозволяє підключити до обчислювача витрати додаткові зовнішні пристрої, на підключення яких не розраховані порти обчислювального блоку 10. Зокрема, цей блок забезпечує спільну роботу пристроїв з інтерфейсами RS-232 і RS-485 і Hartмодемів з обчислювальним блоком 10 обчислювача витрати по двонаправленій шині 7. Блок збору інформації 4 є програмнокерованим пристроєм збору інформації і її первинної обробки й призначений для збору і підготовки інформації про значення параметрів, вимірюваних датчиками - первинними перетворювачами. Збір інформації здійснюється шляхом постійного циклічного опитування - підключення датчиків до аналого-цифровому перетворювача, перетворення аналогових сигналів з виходів датчиків у цифровий код - одержання значення параметра, запам'ятовування N останніх отриманих значень параметрів і визначення й запам'ятовування усередненого значення вимірюваного кожним датчиком параметра протягом N останніх циклів. При зборі інформації від датчиків з аналоговим вихідним сигналом у вигляді напруги, стр уму або опору використовується підключення до нормуючого підсилювача, прямих і зворотних ліній включення датчиків (двополюсне підключення), що забезпечує зменшення перекручування сигналу від датчика за рахунок наведень і ослаблення перешкод, що виникають у цих лініях. У блоці збору інформації 4, зокрема, створюють базу первинних даних і другу локальну базу даних. Блок 5 вводу-виводу дискретних сигналів призначений для проміжного запам'ятовування введених та виведених дискретних сигналів, здійснюваного регістром, що є третьою локальною базою даних, і для збільшення навантажувальної здатності ви ходів обчислювача витрати. Третій блок захисту 6 призначений для захисту обчислювача витрати від перенапруг і перешкод, що виникають у лініях видачі сигналів у зовнішні пристрої. 10 Другий інтерфейсний блок 8 призначений для спряження пристроїв, що працюють по конкретних протоколах обміну інформацією прямо з портами обчислювального блоку 10. Зокрема, цей блок забезпечує спільну роботу дво х пристроїв із протоколами RS-232 з портами обчислювального блоку 10 обчислювача витрати. Блок сполучення 9 здійснює розв'язку ланцюгів прийому й перетворення сигналів від зовнішніх пристроїв, датчиків і ланцюгів власне обчислювального блоку 10. Обчислювальний блок 10 є програмнокерованим пристроєм і призначений для збору інформації, формування на її основі бази вихідних даних, розрахунку на основі вихідних даних витрати середовища в заданих точках те хнологічного процесу за встановлений інтервал часу й сумарних витрат, запам'ятовування обчислених витрат і видачі інформації про витрати оперативному персоналу та у системи збору інформації й керування більш високого рівня. Обчислювальний блок 10 реалізується на мікропроцесорному комплекті елементів. У пам'ять обчислювального блоку 10 для виконання основних функцій записані, крім допоміжних і сервісних програм, програми опитування локальних баз даних і обробки отриманої інформації, всі програмні модулі розрахунку витрати по всіх використовуваних методиках і програми опитування датчиків, первинної обробки інформації від цих датчиків і формування локальних баз даних, які розміщені в пам'яті обчислювального блоку 10. У пам'яті обчислювального блоку 10 передбачені місця, зокрема, для створення першої локальної бази даних, для бази вихідних даних - даних підготовлених для використання при розрахунку витрати, бази даних для результатів розрахунку ви трат - поточних і сумарних по заданих контрольних точках і за встановлені інтервали часу (година, доба й так далі) і для бази нормативно-довідкових даних. Блок виміру часу 12 призначений для формування сигналів часу, необхідних для роботи обчислювача витрати й має вузол поточного часу - годинники й вузол, що формує інтервали часу по командах від обчислювального блоку 10. Блок клавіатури 13 призначений для уведення вручн у необхідної інформації (команд, констант і тому подібного) в обчислювач витрати, виконання налагодження й контролю правильності роботи обчислювача витрати. Блок індикації 14 призначений для виводу інформації обслуговуючому персоналу при перевірках і при контролі, при уведенні інформації і команд та в інших аналогічних випадках. Приклад виконання схеми захисту від перенапруг і перешкод, що виникають у лініях зв'язку із зовнішніми пристроями, підключеними по протоколу RS-232, наведений на Фіг.2. Схема захисту для одного пристрою складається із трьох однакових схем, призначених для захисту лінії прийому, лінії передачі й лінії дозволу, і містить запобіжники 19-1, 19-2 і 19-3, резистори 20-1, 20-2 і 20-3, перший вивід кожного з яких з'єднаний із другим виводом відповідного запобіжника 19-1, 19-2, і 19-3, сапресори 21-1, 21-2 і 21-3, захисну земляну шину 11 80034 22, що з'єднана із другими виводами сапресорів 21-1, 21-2 і 21-3, входи 23-1, 23-2 і 23-3, кожний з яких підключений до першого виводу відповідного запобіжника 19-1, 19-2 і 19-3, виходи 24-1, 24-2 і 24-3, кожний з яких з'єднаний із другим виводом відповідного резистора 20-1, 20-2 і 20-3 і з першим виводом відповідного сапресора 21-1, 21-2 і 21-3. Цифра, яка стоїть після тире позначає лінію підключення пристрою, до якої належить даний елемент, наприклад, цифра «1» означає, що елементи із цією цифрою належать до лінії прийому, цифра «2» - до лінії передачі, а цифра «3» - до лінії дозволу. У даній схемі запобіжники 19-1, 19-2 і 19-3 виконують функцію захисту при надходженні сигналу великого рівня, запобіжник, один з 19-1, 19-2 і 19-3, при надходженні сигналу великого рівня на відповідний йому вхід, один з 23-1, 23-2 і 233, перегоряє й тим самим виключає тривалий вплив на наступні схеми такого сигналу. Резистор, один з 20-1, 20-2 і 20-3, з одного боку, обмежує величину струм у, що надходить у наступні схеми, а, з іншого, разом з відповідним йому сапресором, одним з 21-1, 21-2 і 21-3, обмежує напругу вхідного сигналу до встановленого рівня. Приклад виконання схеми захисту від перенапруг і перешкод, що виникають у прямих і зворотних лініях підключення датчиків з вихідним сигналом у вигляді напруги наведений на Фіг.3. Схема для захисту одного датчика містить запобіжник 25, варистор 26, резистор 27, резистор 28, перший вивід якого з'єднаний із другим виводом запобіжника 25, з першим виводом варистора 26 і з першим виводом резистора 27, сапресор 29, резистор 30, перший вивід якого підключений до другого виводу резистора 28 і до першого виводу сапресора 29, конденсатор 31, захисну земляну шину 22, що з'єднана із другими виводами варистора 26, резистора 27 і сапресора 29, земляну шину 32 аналогових сигналів, вхід 33-1 прямої лінії від датчика, що підключений до першого виводу запобіжника 25, вхід 33-2 зворотної лінії від датчика, вихід 34-1 прямої лінії від датчика, що з'єднаний із другим виводом резистора 30 і з першим виводом конденсатора 31, вихід 34-2 зворотної лінії від датчика, що підключений до входу 33-2 зворотної лінії від датчика, до другого виводу конденсатора 31 і до земляної шини 32 аналогових сигналів. У даній схемі запобіжник 25 виконує функцію захисту при надходженні сигналу великого рівня, при надходженні сигналу великого рівня на вхід 33-1 він перегоряє й тим самим виключає тривалий вплив на наступні схеми такого сигналу, варистор 26 обмежує напругу вхідного сигналу до встановленого рівня, резистор 27 служить для розряду власної ємності входу при відключеному датчику, резистор 28 разом із сапресором 29 також обмежують напругу вхідного сигналу до встановленого рівня, резистор 30 і конденсатор 31 фільтрують перешкоди, крім того, резистори 28 і 30 обмежують величину струм у, що надходить у наступні схеми. Варистор 26 і резистор 28 разом із сапресором 29 виконують однакову захисн у функцію, різниця полягає в тому, що варистор 26 спрацьовує повільніше, але поглинає більшу потужність, ніж резис 12 тор 28 разом із сапресором 29, які спрацьовують швидше, але поглинають меншу потужність. Схеми захисту від перенапруг і перешкод, що виникають у лініях підключення інших зовнішніх пристроїв і інших датчиків виконані аналогічно й матеріалах заявки не наведені. Приклад виконання блоку збору інформації 4 наведений на Фіг.4. Блок збору інформації 4 містить перший 35 і другий 36 комутатори, нормуючий підсилювач 37, до входів якого підключені виходи першого 35 і другого 36 комутаторів, джерело опорної напруги 38, аналого-цифровий перетворювач 39, інформаційний вхід якого з'єднаний з виходом нормуючого підсилювача 37, мікропроцесорний елемент 40, до інформаційних входів якого підключені виходи аналого-цифрового перетворювача 39, вхід опорної напруги якого з'єднаний з виходом джерела опорної напруги 38, оперативний запам'я товувальний пристрій 41, до інформаційних входів якого підключені інформаційні виходи мікропроцесорного елемента 40, другі адресні виходи якого з'єднані з адресними входами першого 35 і другого 36 комутаторів, шину 42 «Читання», яка підключена до входів читання мікропроцесорного елемента 40 і оперативного запам'ятовувального пристрою 41, вхід запису якого підключений до виходу запису мікропроцесорного елемента 40, перші адресні виходи якого з'єднані з адресними входами оперативного запам'ятовувального пристрою 41, прямі 43-1-1, 43-2-1, ..., 43-k-1 і зворотні 43-1-2, 43-2-2,..., 43-k-2 лінії підключення датчиків, які з'єднані з відповідними інформаційними входами першого 35 і з відповідними інформаційними входами другого 36 комутаторів, ви хідні шини 44, які з'єднані з інформаційними виходами оперативного запам'ятовувального пристрою 41. База первинних даних і друга локальна база даних створюються в оперативному запам'ятовувальному пристрої 41. Обчислювач витрати працює в такий спосіб. Робота обчислювача витрати полягає у виконанні двох основних укрупнених функцій - функції збору вихідної інформації й формування на її основі бази вихідних даних і функції власне розрахунку поточної витрати - витрати від моменту попереднього розрахунку до сьогодення, наприклад за 1 секунду, і сумарних витрат по заданих контрольних точках і за встановлені інтервали часу, наприклад, за годину, добу, у кожній із заданих точок технологічного процесу, формування баз даних за результатами зазначених розрахунків, вивід інформації оперативному персоналу й передачу даних на верхні рівні керування технологічним процесом. Збір вихідних даних включає два етапи: - збір і обробку інформації від датчиків і запам'ятовування її в локальних базах даних; - збір інформації з локальних баз даних і інших джерел і запам'ятовування її в базі вихідних даних. Збір і обробка інформації від датчиків, і запам'ятовування її в локальних базах даних містить у своєму складі: - збір інформації від датчиків, її первинну обробку й запам'ятовування її у відповідних локальних базах даних і виконується спеціалізованими 13 80034 пристроями - блоком збору інформації 4 і блоком вводу-виводу дискретних сигналів 5; - збір інформації від датчиків, її первинну обробку безпосередньо обчислювальним блоком 10 і запам'ятовування її у відповідних локальних базах даних у пам'яті обчислювального блоку 10. Зокрема, у наведеній на Фіг.1 реалізації обчислювача витрати: - збір інформації від датчиків витрати, наприклад, турбінних, частотних і інших аналогічних датчиків - накопичення імпульсів від цих датчиків протягом установленого інтервалу часу в лічильниках, що є першою локальною базою даних, виконує обчислювальний блок 10; - збір інформації про значення параметрів, вимірюваних датчиками з аналоговим вихідним сигналом, запам'ятовування N останніх отриманих значень кожного параметра в базі первинних даних цих датчиків, визначення й запам'ятовування усередненого за N циклів значення вимірюваного кожним датчиком параметра в другій локальній базі даних здійснює блок збору інформації 4; - збір інформації від джерел дискретних сигналів здійснює блок вводу-виводу дискретних сигналів 5 шляхом запам'ятовування сигналів, що з'явилися, у регістрі, що входить до складу блоку 5 і який є третьою локальною базою даних. Збір інформації з локальних баз даних і інших джерел і запам'ятовування її в базі вихідних даних виконується обчислювальним блоком 10 і містить у своєму складі: - опитування локальних баз даних, виконуваний по програмі, що перебуває в пам'яті обчислювального блоку 10, і полягає в зчитуванні з локальної бази даних значення кожного параметра і його проміжного запам'ятовування, зчитуванні з бази нормативно-довідкових даних номера контрольної точки, до якої належить зчитаний параметр, і адреси осередку в групі осередків даної контрольної точки бази вихідних даних, у яку треба заслати значення цього параметра й засиланню значення параметра в зазначений осередок бази вихідних даних; - опитування «інтелектуальних» датчиків - датчиків, що мають стандартний інтерфейс для підключення до ліній зв'язку (тобто є зовнішніми пристроями стосовно обчислювача витрати), виконуваний по програмі, що перебуває в пам'яті обчислювального блоку 10, і що полягає у виклику необхідного «інтелектуального» датчика через відповідний інтерфейсний блок 3 або 8 і, після цього, запиті й одержанні необхідної інформації, зчитуванні з бази нормативно-довідкових даних номерів контрольної точки, до якої належить зчитаний параметр і адреси осередку в групі осередків даної контрольної точки бази вихідних даних, у яку треба заслати значення цього параметра й засиланню значення параметра в зазначений осередок бази вихідних даних. Збір інформації про параметри, які характеризують витрату середовища - тиск, перепад тиску, температуру й тому подібним і представлених вихідним сигналом датчика у вигляді аналогової величини виконується блоком збору інформації 4 (Фіг.4) у такий спосіб. 14 Пряма й зворотна лінії підключення датчиків, що видають вихідний сигнал у вигляді аналогової величини, зокрема, у вигляді напруги, стр уму або опору, через шини 17-1 підключені до відповідних перших входів блоку захисту 2, сигнал від кожного із цих датчиків постійно перебуває на відповідних входа х блоку захисту 2, що подавляє перешкоди й перенапруги, що з'являються в лініях підключення цих датчиків, і на його відповідних перших виходах постійно перебувають сигнали від відповідних датчиків, очищені від перешкод. Блок збору інформації 4 по програмі, закладеній у пам'ять мікропроцесорного елемента 40, постійно, наприклад, циклічно опитує кожний з датчиків, підключених до шин 17-1. При опитуванні конкретного датчика мікропроцесорний елемент 40 блоку збору інформації 4 визначає по закладеній у нього програмі номер датчика, який необхідно опитувати й виставляє його код на адресні входи першого 35 і другого 36 комутаторів, які підключають відповідно пряму й зворотну лінію від опитуваного датчика до входів підсилювача 37, що підсилює сигнал від датчика, приводячи його в робочий діапазон вхідних сигналів аналогоцифрового перетворювача 39. Аналого-цифровий перетворювач 39 перетворює сигнал від опитуваного датчика в цифровий код і після закінчення перетворення видає цей код на входи мікропроцесорного елемента 40. При одержанні коду обмірюваного значення параметра мікропроцесорний елемент 40, відповідно до градуйованої характеристики опитуваного датчика, перетворює отриманий цифровий код у значення параметра, що записує у відповідний осередок бази первинних даних, яка створена в оперативному запам'ятовувальному пристрої 41. Далі, залежно від прийнятого алгоритму, наприклад, після кожного виміру параметра мікропроцесорний елемент 40 обчислює середнє значення параметра, що засилається в осередок, відведений для цього параметра в другій локальній базі даних, створеній в оперативному запам'ятовувальному пристрої 41. Далі мікропроцесорний елемент 40 визначає номер датчика, який необхідно опитувати наступним, і аналогічно описаному вище видає його на входи комутаторів 35 і 36 і виконується вимір наступного параметра. Збір інформації від турбінних, частотни х і інших аналогічних датчиків. Виходи турбінних, частотних і інши х аналогічних датчиків через шини 17-2 підключені до відповідних других входів блоку захисту 2, сигнал від кожного із цих датчиків постійно перебуває на відповідних входах блоку захисту 2, що подавляє перешкоди, що з'являються в лініях підключення цих датчиків, і на його відповідних други х ви ходах постійно перебувають сигнали від відповідних датчиків, очищені від перешкод. Ланцюги сигналів, частота яких дорівнює або більше 500Гц підключені на другі ви ходи блоку захисту 2 і надходять по відповідних лініях двонаправлених шин 7 і 15 безпосередньо в обчислювальний блок 10, в якому імпульси з виходів зазначених датчиків фіксуються за допомогою лічильників імпульсів, що входять до його складу, протягом інтервалу часу між послідо 15 80034 вними опитуваннями лічильників. При черговому опитуванні конкретного лічильника по його вмісту обчислювальний блок 10 визначає, відповідно до градуйованої характеристики, значення параметра, вимірюваного даним датчиком, що запам'ятовується в першій локальній базі даних у пам'яті обчислювального блоку 10. Після опитування відповідний лічильник обнуляється. Джерела дискретних сигналів і датчики, частота ви хідних сигналів яких менш, ніж 500Гц, і які розглядаються як джерела дискретних сигналів (наприклад, реле тощо) через шини 17-2 підключені до відповідних других входів блоку захисту 2, сигнал від кожного з таких датчиків або від джерел дискретних сигналів постійно перебуває на відповідних входах блоку за хисту 2, що подавляє перешкоди, що з'являються в лініях підключення цих датчиків і джерел, і на його відповідних третіх виходах постійно перебувають сигнали, що відповідають вхідним, очищені від перешкод. Поява дискретного сигналу на одному із входів 17-2 викликає появу дискретного сигналу на одному із третіх виходів блоку за хисту 2, цей сигнал надходить у блок вводу-виводу дискретних сигналів 5, у якому запам'я товуються до моменту зчитування обчислювальним блоком 10 всі дискретні сигнали, що надійшли, і занесення їх у базу вихідних даних. Після опитування регістр блоку вводу-виводу дискретних сигналів 5 обнуляється. Розрахунок витрати в контрольних точках те хнологічного процесу виконується по програмі, наприклад, циклічно. Тому що облік витрати газу або нафти ведеться для стандартних умов, то для всіх точок, у яких визначається витрата, крім параметрів, по яких визначається власне витрата, необхідно мати величину тиску й температури середовища в точці виміру ви трати. Розрахунок витрати в контрольних точках те хнологічного процесу містить у своєму складі наступне: 16 - визначення номера контрольної точки, для якої потрібно виконувати розрахунок поточної витрати; - зчитування з бази нормативно-довідкових даних для обраної контрольної точки по її номеру адресів осередків програмного модуля, у які треба заслати значення умовно-постійних параметрів і параметрів з бази вихідних даних, адреси осередку бази поточних витрат, у яку треба заслати результат розрахунку й адреси осередку пуску програмного модуля; - зчитування з бази нормативно-довідкових даних для обраної контрольної точки значень умовно-постійних параметрів і засилання цих значень в осередки програмного модуля, адреси яких обрані раніше; - зчитування з бази вихідних даних для обраної контрольної точки значень параметрів, необхідних для розрахунку витрати, і засилання цих значень в осередки програмного модуля, адреси яких обрані раніше; - подача команди запуску розрахунку поточного значення витрати в даній контрольній точці, виконання розрахунку й запам'ятовування поточного значення витрати; - визначення сумарної витрати по заданих контрольних точках і за встановлені інтервали часу. Отримані значення витрати з відповідних баз результатів виводяться оперативному персоналу об'єкта в заданих місцях, наприклад, на щит диспетчера, по запиту можуть виводитися на табло самого обчислювача й видаються по встановленому регламенту в системи збору інформації й керування вищого рівня. Крім того, отримані значення витрати з відповідних баз результатів із прив'язкою за часом і датами по встановленому алгоритму пересилаються в базу архівни х даних. 17 Комп’ютерна в ерстка М. Ломалова 80034 Підписне 18 Тираж 26 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601