Данным видео мы начнем рассказ про измерительный преобразователь параметров трехфазной сети НПСИ-500-МС3 из номенклатуры научно-производственной фирмы КонтрАвт. Сегодня мы расскажем какие функции он выполняет, какие параметры он измеряет и какие схемы подключения входов следует использовать. Следующее видео будет посвящено настройке прибора.
Предназначение
Преобразователь НПСИ-500-МС3 предназначен для измерения параметров трехфазной промышленной сети. Он измеряет: действующие значения напряжения и тока как по каждой из фаз, так и межфазные (линейные) значения между всеми парами фаз, различные виды мощности нагрузки сети по каждой из фаз и их суммарные значения по всем фазам, коэффициенты мощностей, разности фаз, частоту сети.
Для всех измеренных параметров вычисляются их усредненные значения. Усреднение производится по времени (интервал времени усреднения задается пользователем при конфигурировании прибора) и по фазам. Конкретный набор измеряемых параметров зависит от схемы подключения преобразователя. Любой из измеренных параметров может быть транслирован в унифицированный сигнал тока 4...20 мА.
Преобразователь имеет 1 или 2 токовых выхода в зависимости от модификации. Отдельные модификации преобразователя имеют два дискретных выхода на электромеханическом реле, основное предназначение которых сигнализация. Доступно два вида сигнализации: параметрическая cигнализация по уровню сигнала (сигнализация при пересечении порога) и функциональная сигнализации (сигнализация при обнаружении различных аварийных ситуаций).
Преобразователи имеют интерфейсы RS-485 и USB. С помощью них можно передавать все измеренные параметры по сети на удаленный контроллер, удаленно управлять токовыми и дискретными выходами, а также производить конфигурирование (то есть настройку) прибора.
Цепи прибора гальванически изолированы между собой. Дополнительно в приборе реализована индивидуальная гальваническая изоляция каналов измерения тока при помощи встроенных измерительных трансформаторов .
Функционал преобразователя
На рисунке представлена функциональная схема преобразователя. На ней отображены его основные функциональные блоки, реализующие перечисленный функционал. Рассмотрим их.
Измерение
Преобразователь имеет четыре входа для подключения напряжений и шесть входов для подключения тока. Сигналы напряжения можно подключать как напрямую ко входам, так и через внешние трансформаторы. В первом случае возможно измерение как переменного напряжения, так постоянного напряжения в диапазонах до 100 B и до 500 В. Если необходимо измерять большие значения, то сигналы напряжения подключаются через внешние измерительные трансформаторы. В этом случае измеряются только переменные напряжения.
В цепях измерения тока уже присутствуют на входе встроенные в преобразователь измерительные трансформаторы. Cигналы тока также можно поключать непосредство ко входам преобразователя и мерить ток в диапазоне до 1 или до 5 ампер. Если необходимо измерять бОльшие значения, то следует использовать внешние трансформаторы тока. Очевидно, и в том и другом случае можно измерять только переменный ток.
Измерение переменных напряжений и тока производится методом TRUE RMS, что позволяет измерять несинусоидальные сигналы с границей спектра до 400 Гц без потери точности измерения.
Набор измеряемых параметров будет разным для разных схем подключения преобразователя.
Cхемы подключения входных цепей
1. Подключение нагрузки к сети по схеме "Звезда". Четырехпроводная схема подключения преобразователя
Если нагрузка трехфазной сети подключена по схеме "Звезда", то для для подключения преобразователя используется четерыхпроводная схема с наличием нейтрального провода.
На первом рисунке представлена данная схема без применения внешних измерительных трансформаторов.
Вариат данной схемы с использованием внешних измерительных трансформаторов представлен на следующем рисунке. Данная четырехпроводная схема подключения преобразователя применима как для симметричной, так и симметричной нагрузки в сети. Для симметричной нагрузки допускается не подключать нейтраль.
2. Подключение нагрузки к сети по схеме "Треугольник". Трехпроводная схема подключения преобразователя - схема Арона
Если в электрической установке используется другая схема подключения нагрузки - "Треугольник", то для подключения пребразователя применяется трехпроводная схема Арона.
Вариант cхемы Арона без применения измерительных трансформаторов приведен на рисунке. В этой схеме линейные напряжения фаз А и С измеряются относительно фазы B, линейные токи измеряются в проводах А и С. Аналогичным образом могут быть организованы другие трехпроводные схемы, где линейные напряжения и токи измеряются относительно других фаз.
У трехпроводной схемы Арона также доступен вариант с использованием внешних измерительных трансформаторов. Соответствующая схема приведена на экране.
Схема подключения Арона также может использоваться как для симметричной, так и несимметричной нагрузки в сети"
При конфигурировании преобразователя пользователь должен указать, какая схема подключения используется. Также необходимо указать используются ли внешние измерительные трансформаторы, и если используются, то с какими коэффициентами трансформации. При необходимости, можно скоректировать фазовый сдвиг, вносимый трансформатором.
Как мы уже сказали, для рассмотренных сейчас схем подключения входных цепей, набор измеряемых параметров будет разным. При подключении нагрузки к сети по схеме Звезда и, соответственно, при использовании четырехпроводной схемы подключения преобразователя, доступен ВЕСЬ набор измеряемых параметров. Если нагрузка подключена к сети по схеме Треугольник и преобразователь подключен по трехпроводной схеме Арона, то доступен ОГРАНИЧЕННЫЙ набор измеряемых параметров. Поcмотреть доступные измеряемые параметры для используемой схемы можно в руководстве по эксплуатации прибора в отдельной таблице.
Мы обсудили входной блок измерительного преобразователя НПСИ-500-МС3. Вернемся к его функциональной схеме и обсудим выходы прибора.
Выходы
Измерительный преобразователь НПСИ-500-МС3 имеет два типа выходов: токовые аналоговые и дискретные выходы на электромеханическом реле.
Токовые выходы
Преобразователь НПСИ-500-МС3 в зависимости от модификации имеет один или два аналоговых токовых выхода. Есть два варианта использования токовых выходов. Первый вариант - трансляция измеренных параметров трехфазной сети в унифицированные аналоговые сигналы 4...20 мА и их передача во внешние измерительные системы. Второй вариант - удаленное управление токовыми выходами с внешнего контроллера по интерфейсу RS-485. В этом случае преобразователь фактически становится модулем ввода - вывода.
Токовые выходы в преобразователе активные, поэтому дополнительные источники питания не требуются.
Транслировать в токовый сигнал 4...20 мА можно ЛЮБОЙ из измеренных параметров. Его выбирает пользователь.
Пользователь при настройке прибора может также выбрать вид функции трансляции - прямая или обратная. Отличия между ними в наклоне графика. В случае выбора прямой трансляции с ростом измеренного значения выходной ток увеличивается, в случае обратной трансляции - уменьшется. Оба типа трансляции производятся с масштабированием. Масштабирование производится в соответствии с выбранными границами диапазона преобразования, которые также задаются самим пользователем (то есть используется режим «лупы»).
Второй вариант применения используется для удаленного управления токовым выходом.Контроллер по интерфейсу задает числовое значение тока, а токовый выход его формирует в виде тока. Пользователь, при конфигурировании прибора, может выбрать способ задания выходного значения: либо в миллиамперах, либо в процентах от диапазона 4...20 мА.
Преобразователь обнаруживает целый ряд аварийных событий.
- выход измеренного значения входного сигнала за границы диапазона измерения и предупредительные границы
- обрыв цепи выходного тока
- ошибка чередования фаз
- ошибка установки границ преобразования
- нарушение целостности параметров в энергонезависимой памяти
- отсутствие обмена по RS-485
При обнаружении аварийных ситуаций, токовые выходы могут быть переведены в аварийное состояние (в низкое - 3.6 мА, или высокое - 21.5 мА). Измерительная система верхнего уровня видит эти сигналы и понимает, что имеет место аварийная ситуация. Пользователь может задать, какие именнно аварийные ситуации влияют на работу токового выхода, а также задает аварийный уровень токового выхода - низкий или высокий.
Дискретные выходы
Рассмотрим дискретные выходы преобразователя. Они выполены на электромеханических реле с контактом на переключение с нагрузочной способностью до 3 А при напряжени до 250 В. Есть три варианта их использования. Первый и основной - выходы сигнализации: параметрической или функциональной. Второй - удаленное управление их состоянием по интерфейсу c внешнего контроллера. Третий - автономное формирование сигналов с параметрами, задаваемыми по интерфйсу с внешненго контроллера. Это могут быть сигналы реле времени (функция автовозврата), либо непрерывная последовательность импульсов с ШИМ.. В зависимости от конкретной модификации преобразователь НПСИ-500-МС3 может или совсем не иметь дискретных выходов или иметь 2 таких выхода. В последнем случае они могут использоваться независимо друг от друга.
Основной вариант использования дискретных выходов – сигнализация. При этом в приборе реализована как параметрическая сигнализация (т.е. сигнализация при пересечении выбранным измеряемым параметром заданного порога), так и функциональная сигнализация (сигнализация при обнаружении аварийных ситуаций). Пользователь сам может выбрать какой тип сигнализации передавать на дискретный выход. В случае выбора параметрической сигнализации (сигнализации по уровню) измеренное значение сравнивается с заданными порогами. При пересечении порога формируются дискретные сигналы в соответствии с выбранной функцией сигнализации. Параметрическая сигнализация реализована встроенным программным компаратором. Измеренный параметр, по которому выполняется сигнализация, а также тип функции и пороги сигнализации задаются пользователем.
Дополнительно могут быть также заданы задержка срабатывания и режим отложенной сигнализации при включении.
Время задержки срабатывания - это время, в течение которого должно сохраняться условие для срабатывания сигнализации, чтобы она сработала.
В режиме отложенной сигнализации игнорируется первое условие срабатывания сигнализации после включения питания. Сигнализация начинает отрабатывать только при повторном выполнении условия срабатывания. Это позволяет избежать ложных срабатываний сигнализации в процессе установления режимов работы оборудования при включении питания.
На официальном сайте НПФ КонтрАвт представлены две подробные статьи, посвященные времени задержке и функции отложенной сигнализации. В них представлены практические примеры, когда введение этих допольнительных условий не только полезно, но даже необходимо. Рекомендуем вам с ними познакомиться. Ссылки приведены в описании к этому видео.
Вторым типом сигнализации, на работу с которой можно настроить дискретный выход преобразователя, является функциональная сигнализация, то есть сигнализация аварийных ситуаций.
Ранее мы уже говорили, что аварийные ситуации могут перевести токовый выход в аварийное состояние. Дискретный выход также может отрабатывать аварийные ситуации. Конкретный набор аварийных ситуаций, приводящих к срабатыванию дискретных выходов, также задается пользователем.
Завершая тему авариных ситуаций, отметим. что аварийные ситуации записываются в регистры преобразователя и , следовательно, могут быть считаны по интерфейсу. Кроме того, заданный пользователем набор ситуаций может отражаться индикатором АВАРИЯ на передней панели преобразователя.
Второй вариант использования дискретных выходов - это удаленное управление ими по интерфейсу с внешнего контроллера. Контроллер принудительно переводит дискретный выход в нужное состояние.
Третий вариант использования дискретных выходов - это формирование временных импульсов в автономном режиме под управлением внешнего контроллера. Это могут быть одиночные импупьсы, момент возникновения и длительность которых задаются контроллером (функция автовозврата), либо непрерывная последовательность импульсов, период и длительность которых также задается контроллером.
Во втором и третьем вариантах, когда управление дискретным выходом происходит по интерфейсу, преобразователь может рассматриваться как модуль удаленного ввода-вывода.
Интерфейсы USB и RS-485
Измерительный преобразователь НПСИ-500-МС3 имеет два интерфейса: RS-485 с примением протокола MODBUS RTU и USB. Первоеих назначение - конфигурирование (то есть настройка) преобразователя. Конфигурирование выполняется с помощью сервисного программного обеспечения SetMaker, установленного на ПК. В случае конфигурирования по USB прибор подключается к персональному компьютеру через обычный USB кабель.
Конфигурирование преобразователя можно выполнять и удаленно по интерфейсу RS-485. В этом случае преобразователь также подключается к ПК, но уже через COM порт с помощью отдельного преобразователя интерфейса RS-232/RS-485, например MDS IC-USB/485 производства НПФ «КонтрАвт» или аналогичного. Более подробно про конфигурирование прибора мы расскажем в следующем видео.
Второе назначение интерфейсов - обмен данными между преобразователем и внешним устройством (ПК или внешним контроллером). То есть преобразователь по запросу может передавать измеренные значения в системы управления верхнего уровня (управляющий контроллер или ПК).
Наконец, третье назначение интерфейсов, удаленное управление токовыми и дискретными выходами преобразователя.
Заметим, что функционирование интерфейсов USB и RS-485 происходит независимо друг от друга.
Индикаторы
Преобразователь имеет блок индикаторов, которые отображают состояние преобразователя на его передней панели при помощи светодиодов. С помощью индикаторов отображаются включенное состояние преобразователя, аварийные ситуации, срабатывание сигнализации, а также обмен по интерфейсу RS-485."
Гальваническая изоляция
Цепи входов, токовых выходов, выходов сигнализации, питания преобразователя и интерфейса RS-485 гальванически изолированы между собой. Специально еще раз отметим, в приборе реализована дополнительная индивидуальная гальваническая изоляция каналов измерения тока при помощи встроенных измерительных трансформаторов.
Технические характеристики
Измерительынй пребразователь НПСИ-500-МС3 имеет высокую точность преобразования 0,5 %, измерения могут происходить в расширенном диапазоне рабочих температур (-40…+70) °С с высокой температурной стабильностью (0,025 % / градус).
Диапазон напряжений питания ~(85…265) В, =(120...360) В или =(12…36) В (модификации)
Модификации и система обозначений
В заключение скажем несколько слов о возможных модификациях преобразователя и системе обозначения, в которой зашифрован рассмотренный нами функционал прибора.
В наименовании преобразователя НПСИ-500-МС3 цифра пятьсот указывает на наличие в приборе интерфейса RS-485 и USB, а код МС3 - что это измеритель параметров в трехфазной сети.
Различные модификации преобразователя могут иметь один или два токовых выхода. Модификации МС3.1 имеют один токовый выход, МС3.2 - два.
Cледующий параметр системы обозначений указывает на наличие или отсутвие сигнализации в модификации. 0С – сигнализации нет вообще, 2С – сигнализация есть, реализована двумя дискретными выходами на электромеханическом реле.
Третий параметр системы обозначений определяет номинальное напряжение питания и соответствующий рабочий диапазон: значение 24 означает напряжение 24 В и диапазон (12…36) В постоянного тока, значение 220 – напряжение 220 В и диапазон (85…265) В переменного тока частотой 50 Гц.
И наконец последний параметр системы обозначений М указывает на вид модификации. М0 – стандартная модификация; МХ – модификации по заказу
Таким образом, пример обозначения модификации НПСИ-500-МС3.2-2С-220-М0 можно прочитать так. Измерительный преобразователь параметров трёхфазной сети НПСИ-500-МС3 с интерфейсами RS-485 и USB, двумя активными токовыми выходами 4...20 мА, имеющий сигнализацию с двумя выходами на электпромеханическом реле, рабочий диапазон напряжений питания (85…265) В переменного тока частотой 50 Гц, стандартная модификация.
Итак в данном видео мы рассмотрели измерительный преобразователь параметров трехфазной сети НПСИ-500-МС3, обсудили какие функции он выполняет, какие параметры он измеряет и какие схемы подключения входов можно использовать. В следующем видео мы обсудим конфигурирование данного прибора. Оставайтесь с нами и следите за обновлениями.
Авторизация
