Анализ автоматизированной системы для выдачи данных о расходе электроэнергии в жилом доме

ВВЕДЕНИЕ.

Данные о расходе электроэнергии в жилом доме необходимы для организаций, которые занимаются сбором информации о количестве расходуемой энергии, это требует использование различных эффективных современных методов и средств автоматизации. Структура предполагаемой системы состоит из трех уровней, первый уровень  формируется счетчиками активной энергии, второй уровень формируется устройствами сбора и передачи данных, обеспечивающими сбор первичной информации со счетчиков активной энергии в режиме реального времени, третий уровень состоит из компьютеров, которые  занимается хранением, обработкой и отображением поступающей информации на монитор. Данная автоматизированная система позволяет фиксировать данные о расходе электроэнергии в отдельном подъезде и в жилом доме в целом.

1.  Назначение, функциональные возможности состав и структурная схема системы.

Предлагаемая автоматизированная система, предназначена для выдачи данных о расходе электроэнергии в жилом доме. Данная система обеспечивает формирование и выдачу на монитор или печатающее устройство данных о расходе электроэнергии, как в каждом подъезде жилого дома, так и в жилом доме в целом.

Предлагаемая система содержит: первичные измерительные приборы (счетчики с цифровым выходом), коммутатор (цифровой мультиплексор), осуществляющий непрерывный сбор информации со счетчиков с периодом не менее одной минуты, а также передачу этих данных на персональный компьютер, который осуществляет хранение, обработку и  выдачу данных на монитор в виде таблицы (по требованию пользователя данные распечатываются).

Вариант исполнения предлагаемой системы, представлен в виде следующей структурной схемы. (Рис.1)

1.1. Описание работы системы.

Система предназначена для выдачи данных о расходе электроэнергии в жилом доме. Принцип работы данной системы заключается в следующем: при включении  питания система автоматически производит проверку всех элементов на работоспособность, после завершения данного тестирования и подтверждения работоспособности системы происходит считывание данных со счетчиков, установленных в каждом подъезде жилого дома. Далее информация поступает через цифровой мультиплексор в микропроцессор вычислительного устройства, где происходит обработка информации, которая затем поступает ОЗУ. После поступления  в вычислительное устройство информации со всех счетчиков через цифровой мультиплексор, происходит подсчет данных, то есть путем  суммирования расхода электроэнергии в каждом подъезде дома определяется расход электроэнергии в жилом доме в целом. Затем информация поступает из ОЗУ в ПЗУ. Одновременно вся информация выводится на монитор в виде таблице. Данная система имеет небольшие габаритные размеры, простоту в настройке и эксплуатации

2.  Подбор элементов и расчет надежности.

В качестве элементов системы выбраны следующие устройства:

1.Счетчики электрической энергии (САЗУ-И670Д) с цифровым выходом, для которых характерны следующие параметры: номинальное напряжение (220-380В); номинальные токи (5 и 10А); класс точности 2, удовлетворяет требованиям ГОСТ 30207-94 , счетчик имеет электронный счетный механизм осуществляющий учет электрической энергии непосредственно в Вт∙ч, кВт∙ч, МВт∙ч, ГВт∙ч,  средняя наработка до отказа с учетом технического обслуживания не менее 35000 ч ;

2. 

В качестве коммутатора цифровых сигналов используется цифровой мультиплексор (микросхема К155КП5) со следующими параметрами: число входов 8; потребляемый ток 43 мА; потребляемая мощность 226 мВт;  выходной стекающий ток при напряжении низкого уровня не менее 18мА;  время наработки на отказ 0,05∙10⁴ ч; (рис. 2)

Назначение выводов:

1-вход Х5; 2-вход Х4; 3-вход Х3; 4-вход Х2; 5-вход Х1; 6-выход У; 7-общий; 8-вход Х11; 9-вход Х10;  10-вход Х9; 11- вход Х8;  12-вход Х7; 13-вход Х6; 14-напряжение питания; информационные входы (1-5; 11-13), адресные входы (8-10).

  3. ЭВМ на базе процессора Athlon XP 1900+ со следующими параметрами: частота 2200 МГц; системная шина Alpha EV6, работающая на тактовой частоте 266 МГц (фактическая частота передачи данных), ширина шины 64 разряда плюс 8 разрядов (код ЕСС) ее пропускная способность составляет 1,6 Гб/с. Ядро Palomino, его размер составляет 128 мм² , а число транзисторов достигает 37,5 млн.,   кэш-память первого уровня равна 128 Кб, а кэш-память второго уровня равна 256 Кб. Она встроена в само ядро и работает на его частоте.     со временем наработки на отказ не менее 5∙10⁶ ч ;

4.Дисплей  SAMCUNG  Sync  Master  3Ne, служащий для отображения таблицы данных о расходе электроэнергии в жилом доме, со следующими параметрами: 36-и сантиметровая (14 дюймовая) электронно-лучевая трубка; исполняется в варианте 0,28 мм разрешающей способности; источник питания работает при сетевом напряжении 100-240 В;   временем наработки на отказ 10⁴ ч;

5.Принтер HP DeskJet 400, служащий для распечатывания данных о расходе электроэнергии в жилом доме, имеет следующие характеристики: метод печати – термическая струйная чернильная печать на обычной бумаге; скорость печати в черном цвете – до 3 страниц в минуту; буфер приема на 16 килобайт; потребление энергии 12 Вт во время печати; среднее время безотказной работы 20000 часов;

Все данные об элементах, содержащихся в системе, сведем в таблицу.

№	Наименование	Тип	Показатель надежности
1	Счетчик	САЗУ-И670Д	3,5∙104
2	Коммутатор	К155КП5	0,05∙104
3	Процессор	Athlon XP 1900+	5∙106
4	Дисплей	SAMCUNG  Sync  Master 3Ne	104
5	Принтер	HP DeskJet 400	2∙104 ч

4. Рассчитаем интенсивность отказа каждого элемента.

,     где Т – время наработки на отказ.

Рассчитаем суммарную интенсивность отказа.

Вычислим вероятность безотказной работы в течение 2000 часов.

Построим график зависимости P(t).