ИУС является средством измерений единичного производства. Конструктивно ИУС представляет собой трехуровневую систему, построенную по иерархическому принципу. В состав ИУС входят 16 измерительных каналов. Измерительные каналы (далее - ИК) ИУС состоят из следующих компонентов (по ГОСТ Р 8.596-2002):

• 1) измерительные компоненты - первичные измерительные преобразователи, имеющие нормированные метрологические характеристики (нижний уровень ИУС);

• 2) комплексный компонент - контроллер программируемый SIMATIC S7-300 с центральным процессором CPU 317-2PN/DP (средний уровень ИУС);

• 3) вычислительные компоненты - автоматизированное рабочее место машиниста котлов (далее - АРМ), предназначенные для отображения параметров технологических процессов, состояния оборудования ИУС, выдачи аварийной сигнализации, ввода технологических параметров (верхний ИУС);

• 4) связующие компоненты - технические устройства и средства связи, используемые для приема и передачи сигналов, несущих информацию об измеряемой величине от одного компонента ИУС к другому;

• 5) вспомогательные компоненты - приборы световой и звуковой сигнализации используемые для отображения состояния отдельных рабочих процессов и работы оборудования, а также для сигнализации неисправностей.

Измерительные каналы ИУС имеют простую структуру, которая позволяет реализовать прямой метод измерений путем последовательных измерительных преобразований. Структурная схема ИУС приведена на рисунке 1.

Принцип действия ИУС заключается в следующем. ИУС функционирует в автоматическом режиме. Первичные измерительные преобразователи выполняют измерение физических величин и их преобразование в унифицированный сигнал постоянного тока, термо ЭДС и электрическое сопротивление. Контроллер измеряет аналоговые унифицированные выходные сигналы измерительных преобразователей, сигналы с термопреобразователей сопротивления и термопар, выполняет их аналого-цифровое преобразование, осуществляет преобразование цифровых кодов в значения технологических параметров, выполняет вычислительные и логические операции, проводит диагностику оборудования, осуществляет формирование сигналов блокировки, формирует сигналы предупредительной и аварийной сигнализации.

ПИП- первичный измерительный преобразователь

Рисунок 1 - Структурная схема ИУС

С программируемого контроллера, по цифровому каналу, информация передается на АРМ машиниста котлов, предназначенный для отображения параметров технологических процессов, состояния оборудования ИУС, формирования сигналов аварийной сигнализации, ведения журнала сообщений и архива данных, осуществляется ввод и редактирование настроечных параметров ИУС. В системе предусмотрено дублирование АРМ, что обеспечивает возможность в управлении системой, предоставлении информации и долговременное хранение при отказе одного из них.

ИУС обеспечивает выполнение следующих основных функций:

• 1) измерение и отображение значений физических величин, характеризующих технологический процесс;

• 2)  автоматическую диагностику и отображение состояния технологического оборудования;

• 3) формирование журнала сообщений, отображение аварийных, предупредительных, технологических и диагностических системных сообщений и их протоколирование;

• 4)  формирование и отображение сигналов предупредительной, аварийной сигнализации;

• 5) хранение архивов значений параметров технологического процесса;

• 6) выполнение функции защиты оборудования, программного обеспечения и данных от несанкционированного доступа на физическом и программном уровне;

• 7) ведение системы обеспечения единого времени.

Система обеспечения единого времени (СОЕВ) выполняет законченную функцию измерений и синхронизации времени. СОЕВ ИУС включает в состав: контроллер программируемый SIMATIC S7-300 и АРМ машиниста котлов. Синхронизация времени осуществляется с корпоративным сервером времени АО «ЕВРАЗ ЗСМК». Сервер времени осуществляет прием точного времени через интернет с использованием протокола NTP от тайм-серверов 2 уровня (Stratum 2). АРМ один раз в 15 минут считывают точное время и осуществляют синхронизацию шкал времени часов.

В комплект ИУС входят технические средства, специализированные программные средства, а также документация, представленная в таблицах 2 - 4, соответственно.

Измерительные и комплексные компоненты ИУС представлены в таблице 2, вычислительные и вспомогательные компоненты, программное обеспечение (включая программное обеспечение контроллера программируемого) - в таблице 3, техническая документация - в таблице 4.

Таблица 3

Таблица 4

Измерительные и комплексные компоненты ИУС их метрологические характеристики и характеристики погрешности измерительных каналов ИУС приведены в таблице 2.

Параметры электрического питания:

- напряжение питания переменного тока, В               от 198 до 242;

- частота, Гц                                              от 49,6 до 50,4;

- напряжение питания постоянного тока, В               от 21,6 до 26,4.

Параметры выходных сигналов с первичных измерительных преобразователей:

• 1) непрерывные сигналы (по ГОСТ 26.011-80):

- электрический ток, мА                                от 4 до 20;

• 2) сигналы с термопар с номинальными статическими характеристиками преобразования по ГОСТ Р8.585-2001;

• 3) сигналы с термопреобразователей сопротивления (ТС) с номинальными статическими характеристиками преобразования по ГОСТ 6651-2009.

Параметры входных сигналов модулей ввода аналоговых сигналов контроллера:

- модуль 6ES7 331-7PF10-0AB0

(сигнал с термопар с НСХ по ГОСТ Р8.585-2001), мВ      от минус 1,52 до 45,12;

• - модуль 6ES7 331-7KF02-0AB0

(сигнал с термопар с НСХ по ГОСТ Р8.585-2001), мВ      от минус 2,43 до 49,11;

• - модуль 6ES7 331-7KF02-0AB0

(сигнал с ТС с НСХ по ГОСТ 6651 -2009), Ом              от 0 до 71,3;

• - модуль 6ES7 331-7KF02-0AB0 (электрический ток), мА   от 4 до 20.

Таблица 2

Продолжение таблицы 2

Продолжение таблицы 2

Продолжение таблицы 2

Примечания: D - абсолютная погрешность; g - приведенная погрешность к верхнему значению диапазона измерения.

Коммуникационные каналы и интерфейсы:

• - информационный обмен между измерительными и комплексным компонентом ИУС осуществляется по кабелям контрольным с медными жилами с ПВХ изоляцией и проводам термоэлектродным (компенсационным);

• - информационный обмен между компонентами среднего и верхнего уровней ИУС осуществляется посредством промышленных информационных сетей: Profibus DP для связи модулей ввода аналоговых сигналов с центральным управляющим устройством контроллера

  программируемого SIMATIC S7-300; Industrial Ethernet программируемого SIMATIC S7-300 с АРМ.

  Климатические условия применения:

  а) для измерительных и связующих компонентов ИУС:

  • 1) температура окружающего воздуха, °С:

  • - преобразователи давления измерительные

  • - датчики температуры

  • 2) относительная влажность при плюс 25 °С,%

  • 3) атмосферное давление, кПа

  б) для комплексных компонентов и АРМ ИУС:

  • 1) температура окружающего воздуха, °С

  • 2) относительная влажность при плюс 25 °С, %

  • 3) атмосферное давление, кПа

  Система обеспечения единого времени ИУС

для связи контроллера

от минус 45 до плюс 85;

от минус 40 до плюс 85; от 40 до 90;

от 84,0 до 106,7.

от минус 10 до плюс 40; от 40 до 80;

от 84,0 до 106,7

согласована   со   шкалой

координированного времени Государственного первичного эталона Российской Федерации РТС (SU) с погрешностью в пределах ±5 с.

Средний срок службы ИУС, лет, не менее                8.