Анализ автоматизированной системы, предназначенной для реализации функций оперативного контроля, учета расхода технической воды, страница 2

2. Подбор элементов и расчет надежности.

В качестве датчика уровня выбираем LMP-308 имеющий на выходе унифицированный токовый сигнал 4-20 mA. Диапазон измерения датчика 0,5-10 метров. Погрешность прибора 1% от диапазона измерений. Принцип действия основан на изменении сопротивления платиновой проволоки при ее натяжении на мембране от гидростатического давления столба жидкости.  Компенсация температурной погрешности осуществляется с помощью идентичной платиновой проволоки включенной в схему измерения сопротивления. Обладает высокой надежностью и доступен по цене.

Для измерения давления выбираем датчик типа DMP-331 имеющий на выходе унифицированный токовый сигнал 4-20 mA. Диапазон измерения прибора 0-40 МПа. Принцип работы основан на изменении сопротивления тензодатчика расположенного на мембране измерения давления и изготовленного из полупроводника. Погрешность прибора 0,5% от диапазона измерений.

Расход воды измеряем индукционным расходомером SIMA-FC2 состоящим из первичного преобразователя располагающего непосредственно на трубопроводе имеющего на выходе сигнал по напряжению поступающий на вторичный блок расходомера, преобразующий напряжение в унифицированный токовый сигнал 4-20 mA. Расходомер предназначен для измерения расхода жидкостей имеющих высокую электропроводность методом измерения магнитной индукции наводимой движущимся потоком в магнитном поле создаваемым датчиком расходомера. Вода, как мы знаем, имеет высокую электропроводность, что позволяет нам получить высокую точность измерения с помощью данного расходомера, к тому же техническая вода имеет мелкодисперсные абразивные включения изнашивающие вращающиеся части  механических расходомеров, а водная среда является окислительной, что доказывает верность нашего выбора. Погрешность прибора 1% от диапазона измерений. Диапазон измерения прибора 10-300 м³/ч.

В качестве коммутатора аналоговых сигналов выбираем модуль аналогового ввода ADAM-4017, фирмы Advantech. Со следующими характеристиками: число входов 8 диапазон изменения напряжения на входе 0,1 – 1В, коэффициент усиления напряжения на выходе 10, напряжение для управления адресными входами 2,5-5В, потребляемая мощность 700мВт, надежность 0,997.

В качестве АЦП используется Преобразователь интерфейсов ADAM-4520 фирмы Advantech со вследующими параметрами число разрядов 8, диапазон входного напряжения 1-10В, потребляемая мощность 5 мВт, надежность 0,999. Работа приборов одного и того же изготовителя представляется более надежной и качественной, чем разных фирм.

Интерфейсная плата RS-485 предназначена для согласования сигнала, поступающего от АЦП в микропроцессор, то есть скорость приема данных равна скорости работы АЦП, а скорость вывода данных равно скорости работы процессора. Для промежуточного хранения информации имеются ячейки памяти.  Характеристики платы: входное напряжение 9В выходное 3.3, число входов выходов – 8,   наработка на отказ 350 тыс. часов.

Выбираем процессорную плату  типа PCA-6154, частота 133МГц, 64Мбайт, срок службы 40 лет, рабочая температура процессора 30-70°С, жесткий диск 1,5Гбайт.

Монитор для ввода корректирующих параметров системы. В качестве монитора используется SAMATRON 56E, со следующими параметрами: размер диагонали экрана 17“, устойчивость к силовым нагрузкам до 70g, диапазон рабочих температур -20 +50°С, , срок службы не менее 5·10 часов.

Для ввода данных оператором используем промышленную 16 клавишную клавиатуру.

Источник  питания, для обеспечения питания всех устройств системы APC Back-UPC 400, с выходной мощностью 250 Вт, входным напряжением питания 220 В, 50 Гц, время работы при отключенном питании около 20 часов.

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

№поз.	Наименование	Тип	Параметр надежности,
1	Датчик давления	DMP-331	3,5·105
2	Датчик уровня	LMP-308	3,5·105
3	Датчик расхода воды	SIMA-FS2	3,5·105
4	Коммутатор	ADAM-4017	6·106
5	АЦП	ADAM-4520	6·106
6	Интерфейсная плата	RS-485 PSL-745 ISA	8·106
7	Процессорная плата	PCA-6154+DiskOnChip	8·106
8	Жесткий диск	HDD1,5Гбайта	2·105
9	Дисплей диспетчера 17 ''	SAMATRON 56E	2·105
10	Источник питания 220В, 50Гц	APC Back-UPC 400	3·105

Рассчитаем интенсивность отказа каждого элемента.

, где Т – время наработки на отказ.

Рассчитаем суммарную интенсивность отказа.

Вычислим вероятность безотказной работы в течение 7000 часов.

Считается, что если P(t)>0.96, то изделие работает надежно. В нашем случае P(t)=0.93<0.96, система будет работать надежно в промежутке времени 7000 часов с надежностью показанной на графике.

Построим график зависимости P(t).