Traian-Titi Şerban Achiziţia datelor în medii industriale – lucrări practice

1/5

Înregistratoare numerice

Studiul unui perturbograf numeric

Prezentarea unui înregistrator numeric (perturbograf)

Sistemele pentru înregistrarea evenimentelor electrice sunt structuri modulare de înregistrare,

monitorizare şi analiză a evenimentelor din sistemele electrice. Sunt constituite pe baza unor

module numerice de achiziţie dedicate – Perturbografele Digitale Modulare (PDM).

Perturbograful digital modular (PDM) face parte din seria de echipamente electronice

programabile destinate echipării panourilor de protecţie, măsurare şi automatizări aferente

celulelor de linii, transformatoare generatoare, bare colectoare din Sistemul Energetic.

Cu acest echipament se realizează achiziţia mărimilor analogice (curenţi, tensiuni etc.) şi

binare (stare contacte). Dispozitivul permite stocarea temporară a informaţiei şi transferul

acesteia la un echipament de calcul compatibil IBM-PC/AT local sau la distanţă, în vederea

prelucrării ulterioare.

Fig.1. PDM – aspect exterior

Traian-Titi Şerban Achiziţia datelor în medii industriale – lucrări practice

2/5

Prezentare generală a echipamentelor de înregistrare

Echipamentele de tip PDM sunt module digitale de achiziţie care conţin următoarele blocuri

funcţionale:

• bloc de traductoare (configurabil la cerere)

• bloc de procesare

• bloc de memorie

• bloc de achiziţie a mărimilor analogice şi binare

• ceas de timp real şi memorie pentru păstrarea parametrilor configurabili

• bloc pentru adaptarea liniei de comunicaţie la distanţă (max. 1km)

• bloc sursă de alimentare

• bloc de serializare locală sau la distanţă

Realizarea unui sistem format din mai multe înregistratoare numerice necesită dispozitivelor

dedicate din această familie. Unul din acestea este PDM-03, cu următoarele specificaţii:

- mărimi analogice de intrare: 9 canale (curenţi, tensiuni configurabile, IN=1A sau 5A c.a.,

UN=60 sau 100V c.a.);

- rezoluţie12 biţi;

- 16 canale de intrare pentru mărimi binare;

- frecvenţa de eşantionare a intrărilor : 1kHz.;

- tensiunea de alimentare: 220 Vca;

- declanşarea înregistrărilor: tranziţia intrărilor binare (programabil), depăşire praguri mărimi

analogice de intrare (programabil), de către un alt echipament de tip PDM, manual;

- timp de înregistrare: max. 21 sec/canal, cu durate programabile de preavarie, avarie,

postavarie;

- ceas de timp real;

- autotestare bună funcţionare şi semnalizarea stării de defect;

- linie de comunicaţie adaptată pentru transmisia la distanţă a informaţiei pe conductor

obişnuit (max. 1km.);

- linie de sincronizare la eveniment a mai multor echipamente de tip PDM;

- funcţionare ON LINE şi posibilitatea configurării mai multor echipamente de tip PDM într-

un sistem distribuit de supraveghere şi înregistrare;

- linie de sincronizare a achiziţiei mărimilor analogice;

- software de comunicaţie, analiză , gestiune;

- dimensiuni de gabarit 220mm/115mm/170mm;

- greutate aprox. 1.5 kg.;

Traian-Titi Şerban Achiziţia datelor în medii industriale – lucrări practice

3/5

Module componente

a) Secţiunea analogică

Perturbograful are ca mărimi de intrare 5 curenţi, 4 tensiuni şi 8 intrări binare (piste)

numerice. Consecvent, interfaţa analogică a perturbografului va include 5 canale de intrare de

curent, 4 – de tensiune şi 8 canale de adaptare pentru mărimile numerice, toate cu izolare

galvanică pe intrare (fig.2).

Fig.2. PDM - structura internă

Pentru canalele analogice de curent şi de tensiune s-a adoptat soluţia cu transformatoare de

măsurare de curent şi de tensiune, şi adaptoare de nivel cu amplificatoare de măsurare pentru

canalele de curent şi divizoare rezistive pentru canalele de tensiune.

Fiecare canal este prevăzut cu filtru antialias, dimensionat în conformitate cu frecvenţa de

eşantionare a sistemului (1kSPS/canal). Pentru canalele numerice, soluţia adoptată presupune

optocuploare protejate de rezistoare de limitare a curentului şi diode antiparalel, permiţând

detectarea stărilor binare ale mărimilor alternative.

Conversia numerică se realizează cu un convertor A/D unic, implicând utilizarea unui

multiplexor analogic cu 12 intrări. Multiplexorul este realizat cu chei electronice (statice)

comandate corespunzător de controlerul achiziţiei.

Convertorul analog-numeric este de tip cu aproximaţii succesive, cu o rezoluţie de 12 biţi.

Traian-Titi Şerban Achiziţia datelor în medii industriale – lucrări practice

4/5

b) Secţiunea numerică

Controlul funcţionării sistemului de înregistrare este realizat cu un microcontroler model

80C552 al cărui achizitor încorporat (rezoluţie 10 biţi) este neutilizat şi înlocuit cu sistemul

extern de achiziţie de 12 biţi descris anterior.

Microcontrolerul este inclus într-un sistem numeric format din memorie program (EPROM),

memorie de date (RAM), porturi şi interfaţa serială de comunicaţie.

c) Secţiunea de alimentare

Alimentarea secţiunilor analogică şi numerică se realizează cu o sursă în comutaţie, prin care

se asigură izolarea galvanică a secţiunilor componente faţă de reţeaua monofazată de 220Vca.

d) Legătura cu PC

Transferul informaţiei între PDM şi PC se realizează pe linie serială, printr-un cablu serial cu

3 fire, cu terminale DB09. Rata de transfer este 9600 bauds.

e) Software

PDM este însoţit de un software dedicat, prin care se realizează interfaţa-utilizator. Odată

instalată, interfaţa permite identificarea PDM cuplate pe linia serială, în diferite configuraţii

specificate mai jos. În rest, sunt oferite ferestre de configurare şi de măsurare care reprezintă

obiectul studiului lucrării de laborator.

Structuri de sisteme de înregistrare

Folosind dispozitivele din familia PDM pot fi realizate mai multe structuri în funcţie de

cerinţe sau locul de instalare. Acest lucru este posibil datorită structurii modulare a acestora.

Cea mai simplă soluţie este aceea în care numărul mărimilor măsurate este acoperit de

numărul intrărilor disponibile la un perturbograf. În acest caz este necesară folosirea unui

singur perturbograf, cuplat permanent sau temporar la un sistem de calcul (fig.3).

Fig.3. Configuraţie cu un singur PDM

Pentru situaţiile în care numărul mărimilor achiziţionate este mai mare, perturbografele se pot

cascada, lucrând sincron. Perturbografele constituente pot fi cuplate sau nu permanent la un

sistem central realizându-se şi funcţia de monitorizare. Un sistem de achiziţie şi monitorizare

Traian-Titi Şerban Achiziţia datelor în medii industriale – lucrări practice

5/5

complex se poate realiza prin instalarea perturbografelor în locurile în care sunt accesibile

mărimile de intrare şi conectarea tuturor acestora la un sistem de calcul.

Conectarea echipamentelor la sistem se face prin intermediul unui MUXP-08. Un astfel de

dispozitiv poate conecta la un PC până la 8 perturbografe. Prin folosirea mai multor MUXP-

08 se pot controla până la 64 de de perturbografe.

Echipamentele se mai pot conecta pe o magistrală tip master-slave (RS-485) care permite

conectarea şi a altor tipuri de echipamente. Dispozitivele pot fi localizate la distanţe de până

la 1km. prin intermediul liniei de comunicaţie adaptate care oferă o bună imunitate la zgomot.

Fiecare perturbograf gestionează local achiziţia şi înregistrarea mărimilor analogice şi

numerice corespunzătoare. Pentru sincronizarea tuturor PDM pe un eveniment, acestea se pot

cascada utilizând intrarea de sincronizare (fig.4).

Fig.4. Configuraţie cu mai multe PDM sincronizate

Fig.5. Configuraţie stelată cu mai multe PDM

Topologia conexiunii depinde de cazul concret de instalare, numărul de mărimi de intrare şi

locurile unde acestea sunt accesibile. În funcţie de aceiaşii parametri se determină şi numărul

PDM constituente.

Înregistrările pot fi păstrate în memoria nevolatilă a fiecarui PDM sau pot fi transferate şi

înregistrate automat pe hard-diskul sistemului de calcul. De asemenea, la nivelul

echipamentului de calcul au loc funcţiile de monitorizare, analiză şi gestiune. Înregistrările

pot fi transferate către alte sisteme de calcul prin modem sau prin internet (LAN).