Принцип действия систем основан на преобразовании сигналов температуры датчиками термоподвесок в цифровой код с последующей передачей его в управляющую программу по промышленной сети на основе интерфейса RS-485. Измерение уровня производится лотовым датчиком уровня, осуществляющим преобразование длины нити лота, наматываемой на катушку на валу шагового двигателя в цифровой код с последующей передачей его в управляющую программу по промышленной сети на основе интерфейса RS-485. Возможна реализация обмена по промышленной сети на основе беспроводного канала связи.

Системы имеют проектно-компонуемую модульную конструкцию. Измерительные каналы системы (ИК) формируются на трех уровнях системы. Нижний уровень ИК представлен первичными измерительными преобразователями (датчиками температуры и датчиками уровня), конструктивно объединенными в подвески. Средний уровень ИК представляет собой шкафы (интерфейсный, распределительный, электронного местного блока, коммутации цифровых термоподвесок, радиомодемов, модулей ввода дискретных сигналов), с размещенными в них устройствами, предназначенными для организации передачи измерительной и управляющей информации в системе, а также преобразования величины сопротивления датчиков температуры в цифровой код. На верхнем уровне ИК находится управляющая программа, получающая информацию от устройств среднего уровня в цифровой форме по сети на основе интерфейса RS-485.

В зависимости от специфики объекта состав и количество ИК определяется конкретным заказом. В общем случае системы состоят из ИК пяти видов:

- ИК температуры (ИК1) аналоговые состоят из термопреобразователей сопротивления ТСМ по ГОСТ 6651-2009 с классом допуска А, Б или С, модулей NL-4RTD, модуля преобразователя интерфейса QL-96DC. ИК1 служат как средство модернизации существующих систем термометрии и позволяют использовать существующие термоподвески, установленные на элеваторе. Модуль ввода сигналов термопреобразователей сопротивления NL-4RTD позволяет подключать к системе медные термопреобразователи сопротивления с градуировочной характеристикой 50 М или 53 М по ГОСТ 6651-2009, с классом допуска А, Б или С, в том числе термоподвески с такими термопреобразователями сопротивлений. Модуль NL-4RTD выполняет измерение сопротивления термопреобразователей по трехпроводной схеме измерений, линеаризацию характеристик по ГОСТ 6651-2009, преобразование значений сопротивления в температуру и передачу полученных значений температуры в цифровой форме в управляющую программу по шине RS-485.

• -  ИК температуры (ИК2) цифровые реализованы на основе датчиков температуры с цифровым выходным сигналом, объединенных в цифровые термоподвески, представляющие собой защитную оболочку длиной до 60 м, внутри которой расположены цифровые датчики температуры в количестве от 1 до 60 шт. ИК2 служат в том числе для модернизации существующих систем термометрии и позволяют использовать существующие термоподвески, установленные на элеваторе. Длину термоподвески, количество датчиков и расстояние между ними указывает заказчик системы. Значения температуры передаются в цифровой форме от датчиков в микроконтроллер, который расположен в головке термоподвески (или в шкафу коммутации цифровых термоподвесок (ШКЦ)), выполняющий опрос датчиков и передачу полученных значений температуры в управляющую программу по шине передачи данных RS-485, реализованной в виде физической кабельной линии или радиоканала.

• -  ИК температуры (ИК3) с эталонной термоподвеской NL-XXXML-ЭТ построены на базе прецизионных цифровых датчиков температуры и предназначены для калибровки, контроля работоспособности и комплектной поверки ИК1 и ИК2 в процессе эксплуатации без демонтажа термоподвесок;

- ИК уровня загрузки (ИК4 и ИК5) реализуются датчиком уровня в виде отдельного конструктивного элемента двух модификаций GM-ZZ1L и GM- ZZ2L или в составе комбинированной термоподвески GM-XXYYT-ZZDL, где D=1 или 2 в зависимости от модификации датчика уровня. Датчик уровня представляет собой лот, состоящий из груза, прикрепленного на конце нити. Нить намотана на катушку, которая вращается шаговым двигателем. При опускании груза в силос в момент касания продукта срабатывает датчик натяжения нити и груз поднимается в исходное положение. Длина нити рассчитывается по числу импульсов, подаваемых на шаговый двигатель до момента срабатывания датчика натяжения нити. Датчики уровня в отдельном конструктивном исполнении могут быть двух модификаций: GM-ZZ1L и GM-ZZ2L. В датчике GM-ZZ1L нить наматывается на катушку «внавал», что приводит к изменению диаметра витка и к погрешности при пересчете числа оборотов катушки в длину. В датчике GM-ZZ2L нить укладывается специальным укладчиком в один слой, что существенно уменьшает погрешность расчета длины витка.

Комбинированная подвеска GM-XXYYT-ZZDL представляет собой объединение в общем конструктиве термоподвески и датчика уровня. Общим являются корпус устройства, печатная плата, адрес устройства и программное обеспечение микроконтроллера.

Остальные компоненты системы служат для передачи измерительной информации в цифровой форме в управляющую программу. Результаты измерений поступают в управляющую программу, работающую на Персональном Компьютере (ПК) или Программируемом Логическом Контроллере (ПЛК) или Операторской панели (ОП) и отображаются в виде графиков и таблиц чисел. Программное обеспечение позволяет отобразить значения температуры и уровня загрузки в виде графиков, таблиц чисел и цветового поля.

Климатическое исполнение аналоговых термоподвесок определяется их изготовителем. Климатическое исполнение шкафов, соединительных коробок, цифровой и эталонной термоподвески, датчиков уровня - вида УХЛ3 при температуре окружающего воздуха от минус 40 до плюс 70 °С, ПК, ПЛК, ОП - УХЛ4 при температуре от 0 до плюс 50 °С. Степень защиты от воздействия окружающей среды - IP54 по ГОСТ 14254-2015 для всей системы кроме персонального компьютера и IP10 для персонального компьютера.

Промышленная безопасность системы обеспечивается применением оболочек IP54, IP65 и ограничением температуры поверхности в соответствии с ПУЭ (Правила устройства электроустановок, глава 7.3), и ПБ 14-586-03.

Общий вид системы приведен на рисунках 1 и 2.

Пломбирование предусмотрено для ИК температуры эталонных. Пломба наклеивается на соединение крышки с корпусом эталонной термоподвеской так, чтобы крышку невозможно было открыть, не повреждая пломбу, как показано на рисунке 3.

Структурная схема системы приведена на рисунке 4.

Цифровая термоподвеска

Датчик уровня в защитной оболочке

Комбинированная термоподвеска

Шкафы и термоподвеска

Цифровые термоподвески

Рисунок 1 - Общий вид средства измерений

Рисунок 2 - Эталонная термоподвеска NL-XXYYML-ЭТ

Рисунок 3 - Фотография места пломбирования

Операт орская

Рисунок 4 - Структурная схема системы

RS485, Un                    R S 485, Un

RS485, Un

RS485, Un

Таблица 4 -

Таблица 2 - Метрологические характеристики

Таблица 3 - Основные технические характеристики

Продолжение таблицы 3