Многоканальная система контроля микроклимата и других параметров технологических сред — на основе термогигрометров ИВА

Описание Многоканальной системы контроля микроклимата и других параметров технологических сред на основе термогигрометров ИВА:

В связи с ужесточением требований к условиям производства и хранения продукции все большую актуальность приобретает задача непрерывного мониторинга микроклимата и других параметров технологических сред в производственных и складских помещениях, музеях, чистых комнатах в фармацевтической и электронной промышленности.

Традиционный подход к мониторингу климатических параметров с помощью портативных переносных или настенных приборов (с необходимостью фиксирования показаний вручную) неэффективен, а зачастую и крайне затруднителен с точки зрения временных затрат со стороны персонала. К тому же «ручной мониторинг» не лишен влияния «человеческого фактора».

Для решения этой задачи производитель более 15 лет развивает многоканальную измерительную систему, основанную на интерфейсе RS-485 и протоколе ModBus RTU.

Принцип работы системы заключается в непрерывном автоматическом измерении параметров микроклимата, перепада давления, других параметров технологических сред высокоточными измерительными преобразователями и их сохранении в единой базе данных.

Текущие значения измеряемых параметров выводятся на экран оператора в табличном виде или на мнемосхему контролируемого объекта. Выход измеряемых параметров за установленные пределы сигнализируется изменением цвета соответствующего значка на мнемосхеме, а также звуковым сигналом. Кроме того, при выходе измеряемых параметров за пределы установленных значений система может запускать пользовательские программы, позволяющие, например, отправлять оповещение по электронной почте и SMS.

Результаты измерений, сохраненные в базе данных, могут быть выведены на экраны пользователей как в графическом, так и в табличном виде. Программный пакет позволяет Пользователям формировать отчеты за любой период и в различных форматах.

Структуру системы контроля можно представить в виде 4 уровней:

• 1-й уровень - измерительные преобразователи влажности, температуры и давления с цифровым интерфейсом RS-485, модули аналогового ввода, гигрометры ИВА-8, термогигрометры ИВА-6Н(-Д) с кабелем КИ-3, ИВА-6Н(-Д) с радиоканалом, ИВА-6Б2. Количество преобразователей в системе – до 255.
• 2-й уровень – коммутационный. Включает четырехпроводные линии связи с преобразователями длиной до 1200 метров, повторители сигнала RS-485 для увеличения расстояния между преобразователями более 1200 метров, компоненты беспроводной сети.
• 3-й уровень - контроллер измерительных преобразователей сети ModBus Ива-128. Предназначен для непрерывного опроса измерительных преобразователей, сохранения измеренных значений во внутренней памяти, передачи накопленной информации на удаленный компьютер, сигнализации выхода измеренных параметров за установленные пределы.
• 4-й уровень - персональный компьютер с программным комплексом SensNet. Программный комплекс SensNet предназначен для считывания и обработки информации из контроллера Ива-128. Комплекс состоит из программы SensNet Controller, осуществляющей считывание из контроллера текущих и накопленных данных и их запись в базу данных и программы SensNet Client, предназначенной для работы с базой данных. По локальной сети с помощью программы SensNet Client к базе данных могут подключаться другие Пользователи.

Система может функционировать и без контроллера. В этом случае опросом и хранением информации от преобразователей занимается персональный компьютер. Основным недостатком этого решения является необходимость постоянной работы ПК для осуществления непрерывного мониторинга

Рис. 1. Многоканальная система контроля микроклимата и других параметров технологических сред

В состав системы могут входить следующие приборы:

• измерительные преобразователи относительной влажности и температуры ДВ2ТС-А, ДВ2ТС-5Т-5П-АК, ДВ2ТС-В (ДВ2ТС-1Т1П-В, ДВ2ТС-1Т-4П-В), ДВ2ТС-Г;
• измерительные преобразователи температуры ДВ2ТС-5Т-АК;
• модули аналогового ввода МАВ-ТС для подключения к системе термопреобразователей сопротивления различных типов;
• модули аналогового ввода МАВ-ТТ20 для интеграции в состав системы приборов других производителей, которые имеют аналоговые токовые выходы;
• измерительные преобразователи перепадов давления ИПДД-С;
• термогигрометры ИВА-6Б2, ИВА-6Б2-К, ИВА-6Н(-Д), гигрометры ИВА-8 с выходом RS485.

Связь с преобразователями осуществляется по четырехпроводной линии - по двум проводам осуществляется обмен данными с преобразователями, по двум другим – питание преобразователей (12 В). Все преобразователи подключаются к линии связи параллельно. Обращение к конкретному преобразователю производится по его сетевому номеру(адресу ModBus). Длина линии связи согласно стандарту интерфейса RS-485 может достигать 1200 м. При необходимости увеличения этого расстояния можно применять повторители интерфейса RS-485, например, АС5:

В случаях, когда прокладка линии связи на контролируемый объект затруднена, система может включать компоненты для построения беспроводной сети – координатор беспроводной сети и узлы беспроводной сети. Применение беспроводной сети настоятельно рекомендуется взамен проводной линии, проведенной вне помещения на открытом воздухе для предотвращения повреждения компонентов системы грозовым разрядом.

Беспроводная сеть строится на базе модулей стандарта ZigBee/IEEE 802.15.4 работающих на частоте 2.4ГГц , позволяющих обеспечить устойчивую связь даже в очень тяжелых условиях. Дальность работы в помещении может достигать 90м, на открытом пространстве - 3200м. Так же в отдельных случаях для улучшения качества приема возможно использование антенн направленного действия. Предлагается два компонента беспроводной сети: Координатор и Узел. Координатор беспроводной сети - устройство, выполняющее функции управления беспроводной сетью; имеет три вида интерфейсов USB, RS-232, RS-485; может быть подключен как к проводной сети интерфейса RS-485, так и непосредственно к компьютеру. Узел беспроводной сети — модуль, к которому подключаются измерительные преобразователи (по интерфейсу RS-485). К одному Координатору может быть подключено до 32 Узлов, что обеспечивает широчайшие возможности при построении самых сложных систем. Все сегменты сети находятся в одном адресном пространстве ModBus, в связи с этим, общее число преобразователей подключаемых к одному Координатору посредством Узлов беспроводной связи составляет 255 шт. Применение современной элементной базы при разработке данной системы позволило реализовать возможность построения топологии Mesh. Эта особенность позволяет обеспечить надежную связь между Координатором и наиболее удаленными Узлами, использую в качестве ретрансляторов Узлы расположенные между ними. В качестве примера можно рассмотреть беспроводную сеть из трех Узлов и одного Координатора:

Рис. 2. Беспроводная сеть из трех Узлов и одного Координатора

При нарушении обмена данными между Координатором и Узлом 3, данные Узла 3 могут быть передены через Узел 1 и/или Узел 2. Для удобства в выборе наилучшей точки размещения модулей беспроводной сети каждый Узел имеет сведиодную индикацию качества приема сигнала.

Для упрощения монтажа преобразователей влажности и температуры ДВ2ТС-А они могут поставляться с т.н. установочным комплектом. В состав установочного комплекта входят розетка соединительная RJ-11, кабель соединяющий розетку и измерительный преобразователь.

Контроллер Ива-128 предназначен для непрерывного опроса измерительных преобразователей сети ModBus, звуковой и релейной сигнализации выхода измеренных параметров за установленные пределы, сохранения измеренных значений во внутренней памяти и передачи накопленной информации на удаленный компьютер.

Контроллер содержит встроенный источник питания, позволяющий осуществлять опрос и сохранение измеренных данных при кратковременном (несколько часов) отключении питающего напряжения.

Контроллер содержит микро-SD карту, на которую копируются результаты измерений.

Контроллер имеет две линии для связи с преобразователями. Использование двух линий целесообразно при двулучевой организации измерительной системы, например, когда контроль осуществляется на двух удаленных друг от друга объектах.

При необходимости построения более разветвленной системы необходимо использовать повторители интерфейса RS-485.

Пакет программного обеспечения построен по технологии Client-Server и предназначен для считывания данных и их последующей обработки.

Программа Server осуществляет конфигурирование контроллера, считывание накопленных данных из контроллера или из преобразователей, отображение текущих значений влажности и температуры и их вывод на план сети. Выход измеряемых значений влажности и температуры за установленные пределы сигнализируется изменением цвета соответствующего значка на плане, а также звуковым сигналом.

Рис. 3. Рабочее окно программы SensNet Server

Программа Client предназначена для генерирования графического, и текстового отчетов. Технология Client-Server позволяет просматривать отчеты на нескольких, в том числе удаленных компьютерах, объединенных в ЛВС.

Рис. 4. Рабочее окно программы SensNet Client. Текстовый отчет

Рис. 5. Рабочее окно программы SensNet Client. Графический отчет

Данная система может удовлетворить самые взыскательные требования по контролю микроклимата и других параметров технологических сред в широчайшем спектре сфер применения. Масштабируемость системы позволяет оперативно вносить требуемые изменения. Простота в первичной установке и дальнейшей эксплуатации минимизирует накладные расходы и требования к подготовке персонала.