Система автоматизации поверки щитовых электроизмерительных приборов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Карманов, С. В. Техническая диагностика-основа рационального обслуживания // Энергетик. - 1998.-№10. - С. 36.

а

2. Котеленец, Н. Ф. Испытания, эксплуатация и ремонт электрических машин / Н. Ф. Котеленец, Н. А. Акимова, М. В. Антонов. - М.: Изд. центр «Академия», 2003. - 260 с.

3.Смирнов, В. И. Функциональная диагностика электрических машин // Датчики и системы. - 2003. - № 6. - С. 30 - 32.

4. Гаджиев, Г. А., Халилов, Д. Д., Абдулла-ев, Н. Д., Гашимов, М. А. Исследование магнитных полей рассеяния в электрических машинах для их диагностики в условиях работы // Электротехника. - 2000. - № 6. - С. 22-27.

5. Волохов, С. А., Добродеев П. Н. Проявление статического эксцентриситета ротора во внешнем магнитном поле электрических машин // Электротехника. - 2002. - № 11. — С. 28 — 32.

УДК 681.327

С. К. КИСЕЛЕВ, Д. Г. ШАБАЕВ

6. Смирнов, В. И., Жарков В. В. Новый способ преобразования параметров индуктивных датчиков и измерительные устройства на его основе // Датчики и системы. - 2001. - № 4. -С.19-22.

Жарков Владислав Владимирович, инженер-программист НПП «Циркон-Сервис» (г. Москва). Имеет публикации в области автоматизированных средств измерений.

Смирнов Виталий Иванович, доктор технических наук, профессор кафедры «Проектирование и технология электронных средств» УлГТУ. Имеет публикации в области автоматизированных средств измерений.

Чернов Дмитрий Владимирович, адъюнкт Ульяновского филиала военного университета связи. Имеет публикации в области автоматизированных средств измерений.

СИСТЕМА АВТОМАТИЗАЦИИ ПОВЕРКИ ЩИТОВЫХ ЭЛЕКТРОИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ПРИБОРОВ

Рассматривается структура и состав системы автоматизации поверки щитовых электроизмерительных приборов. Приводятся основные технические характеристики системы и её программного обеспечения. Приведены результаты производственных испытаний системы на ОАО «Электроприбор» г. Чебоксары.

Система автоматизации поверки (АП) разработана для основного отечественного производителя щитовых электроизмерительных приборов (ЩЭИП) ОАО «Электроприбор» г. Чебоксары. Целью разработки системы АП являлось

её включение в средства обеспечения комплексно-автоматизированного производства ЩЭИП [1]. Разработанная система АП, вариант которой представлен на рис.1, предназначена для автоматизации поверки основных классов ЩЭИП, вы-

Рис.1. Система АП

© С. К. Киселев, Д. Г. Шабаев, 2004

^►пгц • ОУ

• 0 • -n

• ^ППп

Рис. 2. Структурная схема системы АП

пускаемых ОАО «Электроприбор».

В состав системы, рис.2, входят следующие устройства:

■ источник образцовых калиброванных сигналов (ИКС) - калибратор П320/321;

а отсчитывающее устройство (ОУ) - оптический планшетный сканер ScanJet 3300 фирмы Hewlett Packard ;

в устройство обработки информации (УОИ) -персональный компьютер с процессором Pentium Ш.

На системе может одновременно осуществляться поверка нескольких однотипных электроизмерительных приборов постоянного тока:

- стрелочных типа М42300, М4250 или аналогичных, габаритов 80x80 - 6 штук, класса 1.5 или 2.5;

- стрелочных типа М42301, М4251 или аналогичных. габаритов 60x60 - 12 штук, класса 1.5 или 2.5.

Для обеспечения во время поверки рабочего положения щитовым приборам сканер расположен вертикально. При поверке приборы помещаются в специальную технологическую маску индикаторной частью к полю считывания.

Калибратор П320/321 обеспечивает выдачу калиброванных напряжений постоянного тока в диапазоне от Ю"^ до 10' В и калиброванных

о о

токов в диапазоне от 10" до 10" А. Для возможности его использования в автоматизированных системах и комплексах у него предусмотрен режим программного управления по параллельному интерфейсу в двоично-десятичном коде 8-4-2-1. Калибратор подключён к персональному компьютеру системы через параллельный принтерный порт и специальную плату сопряжения. Для формирования управляющей 32-битовой посылки на калибратор в схеме сопряжения использованы две линейки по 4 регистра 555ИР22.

Данные из LPT порта компьютера последовательно записываются сначала в регистры первой линейки, а затем посылкой стробирующего сигнала на регистры второй линейки одновременно выставляются на вход калибратора.

Для того чтобы установить на входах калибратора предел измерения и значение величины сигнала, необходимо произвести перекодировку считанной информации в соответствии с интерфейсом соединения калибратора с ПК, таблица 1. Далее управление осуществляется по следующему алгоритму:

1. На информационных входах устанавливается «0» и подается сигнал «СБРОС» для обнуления всех случайно возникающих при включении данных на выходе калибратора.

2. На информационных входах устанавливается «0», так же устанавливаются предел измерения и сигнал «ПУСК» (при этом на выходе калибратора выставится нулевое значение).

3. При установленном пределе измерения, на информационных входах устанавливается код значения величины сигнала, который должен выдаваться на выход калибратора (при этом на выходе калибратора установится заданное значение сигнала).

4. По окончании на информационных входах калибратора устанавливается «0» и сигнал «СБРОС» для снятия сигнала на выходе калибратора.

Закодированные данные передаются поочередно во все регистры через порт 278Н. Для записи данных в регистр подается стробирующий сигнал через порт 27АН.

Сканер подключается к компьютеру по порту USB. Программным средством связи между сканером и основной программой системы служит стандартный TWAIN-драйвер. Программное обеспечение (ПО) системы разработано в Delphi и имеет удобный оконный интерфейс. Структура ПО системы представлена на рис.3. В систему встроена база данных поверяемых приборов, которая позволяет оператору легко настраивать систему выбором соответствующего типа поверяемого прибора.

Связь между отдельными блоками программы организована через файловый обмен данными, что делает программное обеспечение открытым и позволяет его легко модернизировать, включая дополнительные модули или процедуры. В программном обеспечении предусмотрен развитый интерактивный режим работы с подробным отображение хода поверки и обработки результатов в графическом виде на экране дисплея, рис. 4.

СГ\

ОТ

О

о

н а

к «

с—*

щ

н

¿о о о

Редактирование-БД по приборам

Модуль работы с БД

Завершение работы с БД по приборам

Файл БД по приборам

Задание входного сигнале

Модуль сопряжения подпрограмм

Завершение сегментации

Сегментация изображения планшеты

Запуск процесса определения показаний

Файл С изображением планшеты с приборами

Файл с изображением прибора

т

Модуль управления калибратором

Модуль предварительной обработки

1

- передача управления (временная)

• передача управления (по событию)

- передача управления (постоянная)

Побготовленн ое

изображение прибора

Завершение процесса опр*деления показании

Рис. 3. Структура ПО системы АП

Модуль определения показания

Файл с результатами поверки

Таблица 1

Формат данных и контакты разъема П321/П320

Регистр DDI (DD5) Регистр DD2 (DD6) Регистр DD3 (DD7) Регистр DD4 (DD8) Биты

8 ^ Б 8 л К 8 л 9 8 ПУСК А D7

4 ^ 10"1 В 4 ^ 10"3 Л 4 10"5 10 4 100 мкА Т D6

2 Г 2 м 2 11 2 1 мА У D5

1 J Д 1 ^ н 1 J 15 1 ЮмА X D4

8 ^ Е 8 5 8 " 16 8 100 мА Ц D3

4 ^ 10"2 Ж 4 ^ 10"4 6 4 >- 10* 18 4 1А 12 D2

2 3 2 7 2 У 19 2 1V Ф D1

1 J и 1 J 8 1 СБРОС П 1 10V 17 D0

Рис. 4. Окно

Это позволяет легко осваивать систему и отлаживать её при перенастройке на новый тип поверяемых ЩЭИП. Программное обеспечение системы работает под управлением операционной системы Windows 98/2000.

В соответствии с использованным в системе АП источником сигналов в ней реализована поверка методом калиброванных сигналов. Процесс поверки заключается в последовательном выполнении следующих трёх основных операций:

■ задание входного калиброванного сигнала на поверяемый прибор;

отображения хода поверки

■ считывание показаний прибора в контрольной поверяемой точке;

■ вычисление приведённой погрешности прибора и управление работой системы в целом.

Все данные операции в системе выполняются автоматически.

При поверке стрелочных приборов для избежания переброса указателя должно быть обеспечено плавное подведение стрелки к поверяемой отметке. Это реализуется заданием на вход прибора линейно нарастающего или убывающего с определённой скоростью сигнала. Используемый в системе калибратор П320/321 автоматически не обеспечивает требуемого режима из-

менения сигнала, поэтому в системе реализован описанный в [2] алгоритм формирования сигнала. близкого по динамического характеристикам к линейно изменяющемуся.

После завершения поверки её результаты сохраняются в протоколе, который содержит данные об определенном значении приведённой погрешности каждого прибора в каждой из поверяемых точек при нарастании входного сигнала (ход вверх), при убывании сигнала (ход вниз), вариацию показаний, оценку соответствия при-бора своему классу точности.

Испытания системы АГТ проводились на ОАО «Электроприбор» г. Чебоксары с целью определения основных метрологических характеристик системы и надёжности её программного обеспечения. Программа испытаний строилась на сравнении результатов поверки одних и тех же ЩЭИП методом и техническими средствами, которые уже используются на предприятии, с результатами поверки на разработанной системе АП. Для достижения требуемой достоверности оценки в обоих случаях проводилось многократное определение метрологических характеристик ЩЭИП с последующей обработкой полученных, данных методами математической статистики.

Производственные испытания показали, что для стрелочных ЩЭИП система обеспечивает точность определения собственной погрешности поверяемых приборов габарита 80x80 - 0.3%, для приборов габарита 60x60 - 0.5%, что соответствует метрологическим требованиям к средствам поверки для них. Вероятности ошибок поверки I и П рода при автоматической поверке около 3%.

Время поверки определяется в основном временем сканирования. При использований в системе сканера БсапМЗЗОО получение одного изображения с показаниями поверяемых прибо-

ров занимает около 1 минуты. Учитывая, что одновременно ведётся поверка нескольких приборов (до 12 штук), то среднее время, затрачиваемое на поверку одного прибора, составляет от 1 до 3 минут в зависимости от количества поверяемых точек.

Осн о в н ы м и досто и нствам и раз работай н о й системы являются её невысокая стоимость и модульность построения на основе использования серийно выпускаемых устройств, универсальность и гибкость программного обеспечения. Так при замене калибратора ПЗ20/321 на калибратор Н4-7 производства АООТ «Ритм» г. Краснодар система может быть использована и для поверки щитовых электроизмерительных приборов переменного тока, также выпускаемых на ОАО «Электроприбор» г. Чебоксары.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Мишин, В. А. Автоматизация производства щитовых электроизмерительных приборов /

B. А. Мишин, Г. В. Медведев. - Ульяновск: УлГТУ, 2002. -340 с.

2. Киселев, С. К. Автоматизация поверки щитовых электроизмерительных приборов при оптическом считывании показаний /

C. К. Киселев. - Ульяновск: УлГТУ, 2004. -160 с.

Киселев Сергеи Константинович, кандидат технических наук. Доцент кафедры «Измерительно-вычислительные комплексы» УлГТУ. Имеет научные работы в области автоматизации производства электроизмерительных приборов.

Шибаев Дмитрий Геннадьевич, аспирант кафедры «Измерительно-вычислительные комплексы» УлГТУ] имеет публикации по разработке систем автоматической поверки измерительных приборов.