Системы регистрации данных как инструмент контроля производства

Системы регистрации данных как инструмент контроля производства

9 Октября 2018

Алексей Тюрин

В статье рассмотрены современные системы сбора, хранения и анализа данных на примере видеографических регистраторов Graphtec. Описаны возможности таких устройств в области регистрации и мониторинга основных показателей технологических процессов и операций, протекающих в различных сферах производственной деятельности. Регистрация данных позволяет контролировать точность и надежность выполнения подобных операций и обеспечивать оптимальный режим работы оборудования.

Одним из передовых решений в области регистрации параметров измерений сегодня являются многоканальные универсальные видео­графические регистраторы данных, такие как регистраторы производства Graphtec Corp.

Видеографические регистраторы Graphtec имеют опыт применения практически во всех сферах человеческой деятельности по всему миру: от использования в бытовых условиях до мониторинга сложных лабо­раторных исследований крупными автомобильными корпорациями, а также компаниями-разработчиками микроэлектроники.

В настоящее время, пройдя все лабораторные испытания для внесения в государственный реестр средств изме­рений (Госреестр СИ), данные приборы считаются полноценными системами сбора, хранения и анализа данных, в том числе способными при необходимости сигнализировать о выходе регистрируемых параметров за пределы заданного пользователем диапазона.

Модельный ряд регистраторов Graphtec включает различные конструктивные решения, позволяющие подобрать наиболее оптимальную модель для конкретного процесса или оборудования. Рассмотрим некоторые из доступных моделей подробнее.

Компактный логгер модульного типа GL100

Компактный логгер (регистратор данных) модульного типа GL100 (рис. 1) разработан для регистрации и управления потоками данных, поступающих от сменных блоков­модулей, сенсоров и датчиков (температуры, влажности, освещенности и др.). Входные сменные модули подключаются через специальный разъем, при этом с использованием адаптера­разветвителя можно подсоединить до двух сменных блоков-модулей параллельно (при условии, что они являются разнотипными). Виды датчиков и адаптеров, а также измеряемые ими показатели представлены в табл. 1 и 2. Пример комплектации GL100 для одновременного измерения концентрации СO2 (GS-CO2) и уровня освещенности/ультрафиолета в окружающей среде (GS-LXUV) приведен на рис. 2.

Рис.1. Логгер GL100
Рис.1. Логгер GL100
Рис.2. Комплектация GL100 с одновременным использованием датчиков GS-CO2 и GS-LXUV
Рис.2. Комплектация GL100 с одновременным использованием датчиков GS-CO2 и GS-LXUV

Таблица 1. Виды датчиков и измеряемые ими показатели.

Тип датчика Характеристики измерений
GS-3AT (датчик ускорения и температуры) Измерение ускорения по трем осям с пределом ускорения до 10 G
Диапазон измерения температуры -10 ... +60 °С
GS-TH (датчик температуры и влажности) Диапазон измерения температуры -20 ... +85 °С
Диапазон измерения влажности 0-100%
GS-CO2 (датчик оценки концентрации СО2) Предельное значение концентрации 9999 ч. м. (число молей)
GS-LXUV (датчик освещенности и оценки количества ультрафиолетового излучения) Предельное значение освещенности - 200 кЛк
Предельное значение количества ультрафиолетового излучения - 30 мВт/см2
Возможные комбинации одновременного применения датчиков GS
GS-TH и GS-LXUV Одновременное измерение температуры, влажности, освещенности и уровня ультрафиолетового излучения
GS-TH и GS-CO2 Одновременное измерение температуры, влажности и уровня концентрации углекислого газа (СО2)
GS-LXUV и GS-CO2 Одновременное измерение освещенности, уровня ультрафиолетового излучения и концентрации углекислого газа (СО2). Комплектацию можно увидеть на рис. 2

Таблица 2. Виды адаптеров и измеряемые ими показатели.

Тип адаптера Характеристики измерений
GS-4VT (адаптер температуры/напряжения) Представлен в виде модели с 4 каналами винтового типа соединения для измерения напряжения (до 500В) или температуры в диапазоне термопар типов К или Т и с 4 каналами для логического либо импульсного сигнала
GS-4TSR (адаптер-термистор) Представлен в виде модели с 4 каналами винтового типа соединения для измерения температуры в диапазоне -40 ... + 120 °С и с 4 каналами для логического или импульсного сигнала
GS-DPA-AC (адаптер токовых клещей) Представлен в виде трех моделей с предельными измеряемыми среднеквадратическими значениями тока в 50, 100 и 200 А. Осуществляет измерение однофазного и трехфазного тока

Регистрируемые данные с устройств GL100 могут передаваться в режиме реального времени на компьютер или смартфон с установленным программным обеспечением. Для передачи можно использовать проводной USВ-канал или беспроводную связь (при помощи встроенного Wi-Fi-модуля). Беспроводное вещание ведется в соответствии со стандартом IEEE802.11 - как у обычного Wi-Fi-poyтepa. Дальность устойчивой передачи сигнала - около 40 м при скорости передачи до 500 Мбит/с (зависит от конкретных условий работы аппаратуры).

Благодаря компактным размерам и наличию встроенного Wi-Fi-модуля GL100 оптимально подходит для оперативного мониторинга на местах проведения технологических процессов и операций, в том числе для контроля параметров окружающей среды.

Регистраторы серий GL240 И GL840

Регистраторы серий GL240 (с 10 каналами) и GL840 (с 20-200 каналами) представляют собой мультифункциональные многоканальные регистраторы данных и предназначены для регистрации, хранения и первичной обработки информации, поступающей от датчиков (преобразователей) измерения различных типов. Эти устройства являются одновременно логгерами температуры, влажности, напряжения, импульса и логики, позволяя параллельно отслеживать и комбинировать несколько типов измерений физических величин.

Рис. 3. Регистратор GL240

Рис. 3. Регистратор GL240

Рис. 4 Регистратор GL840

Рис. 4. Регистратор GL840

Модель GL240 (рис. 3) имеет входной терминал, который включает 10 винтовых аналоговых каналов, а GL840 (рис. 4), представленный в двух вариантах исполнения (стандартный, GL840-M, и модель высокого напряжения GL840-WV), содержит в обычной комплектации съемный входной терминал с 20 винтовыми аналоговыми каналами (рис. 5). При этом за счет того, что входной терминал у моделей GL840-M и GL840-WV является съемным и конструктивно способен объединяться с аналогичными съемными терминалами гирляндным способом в цепь до 10 единиц (рис. 6), общее число каналов одного устройства данной серии может быть увеличено до 200. Что значительно расширяет возможности применения компактных моделей GL840 для регистрации большого количества параметров, улучшая и оптимизируя процесс сбора и анализа информации.

Рис. 5. Съемный 20-канальный терминал для регистратора GL840

Рис. 5. Съемный 20-канальный терминал для регистратора GL840

Рис. 6. Расширение входных каналов у GL840

Рис. 6. Расширение входных каналов у GL840

Кроме того, регистраторы серий GL240 и GL840 способны передавать информацию по беспроводному соединению (рис. 7): эта функция позволяет им взаимодействовать между собой, объединяя устройства всех серий GL, в том числе и модель GL100, в одну комплексную систему. Также модели серий GL могут получать данные и от беспроводных датчиков (преобразователей) сторонних производителей.

Рис. 7. Регистратор GL840 со сменным Wi-Fi-модулем и аккумулятором

Рис. 7. Регистратор GL840 со сменным Wi-Fi-модулем и аккумулятором

Модели серии GL240 могут присоединить к себе по беспроводному соединению одно устройство типа GL100, а регистратор GL840 способен поддерживать потоки данных от пяти таких устройств.

Встроенное в сериях GL240 и GL840 программное обеспечение путем преобразования токовых сигналов позволяет измерять большой спектр наиболее востребованных в производственных сферах физических параметров, таких как сила тока, напряжение, длина, площадь, объем, скорость, ускорение, частота, масса, энергия, давление, скорость пото­ка, температура, искажение, яркость и концентрация.

При этом благодаря возможности проведения межканальных математических операций (сложение, вычитание, умножение и деление) можно не только увеличить количество вариантов измеряемых величин, но и более широко применять данные устройства, выполняя разнообразные расчеты между показаниями каналов. Например, осуществлять контроль общего объема жидкости в системе, состоящей из нескольких отдельных емкостей, суммируя объемы каждой и выводя полученное общее значение на экран устройства в виде графической последовательности.

Основные технические характери­стики моделей GL240 и GL840 приведены в табл. 3.

Таблица 3. Технические характеристики регистраторов GL240 и GL840.

Параметры и характеристики измерения Модель
GL240 GL840M GL840WV
Количество винтовых аналоговых каналов 10 от 20 до 200
Напряжение 20 мВ- 100 В, 1-5 В (полная шкала)
Предельное выдерживаемое напряжение (между каналами, каналом и землей) 350 В (одну минуту) 350 В (одну минуту) 600 В (одну минуту)
Поддерживаемые термопары Тип: К, J, Е, Т, R, 5, В, N, W(Wre5-26)
Платиновые термодатчики Ptl 00 (IEC751 ), JPtl 00 UIS), Ptl ООО (IEC751)
Влажность 0-100% пои использовании датчика В-530
Импульсный вход 4 канала: режим чередующегося расчета, накопительный, моментальный
Логический вход 4 канала
Максимальная частота дискретизации записи на канал 100 выборок/с

Специальные модели серий GL7000 PLUS, GL980, GL2000

GL7000 Plus - мультифункциональный платформенный логгер (модульный регистратор данных, рис. 8), разработанный для проведения объемных комплексных измерений физических величин (напряжения, силы тока, влажности, температуры и прочих параметров). При этом базовый модуль (регистратор-платформа) объединяется в один комплекс с дополнительными подключаемыми модулями сбора информации от сенсорных устройств и датчиков. В общей сложности можно пристыковать до десяти модулей приема данных с возможностью параллельно задействовать до 112 каналов приема.

Рис. 8. Платформенная система сбора данных GL7000 PLUS

Рис. 8. Платформенная система сбора данных GL7000 PLUS

Данная модель может стать оптимальным выбором в сложных высокоспециализированных проектах, где необходим индивидуальный подход к решению конкретных производственных задач.

GL980 - многофункциональная высокочастотная модель с восемью изолированными универсальными входными ВNС-каналами, позволяющая осуществлять регистрацию (измерение) температуры, влажности, напряжения, импульсного и логического сигналов и др. с высокой точностью и частотой дискретности сбора данных (до 1 млн выборок/с) от большого количества разнообразных типов датчиков (преобразователей).

GL2000 - многофункциональная высокочастотная модель высокого напряжения с четырьмя изолированными универсальными входными ВNС-каналами, которая дает возможность регистрировать температуру, влажность, высокое напряжение, импульсные и логические сигналы и прочие параметры с высокой точностью и частотой дискретности сбора данных (до 1 млн выборок/с) от множества различных типов датчиков (преобразователей).

Основные технические характеристики моделей GL980 (рис. 9) и GL2000 (рис. 10) приведены в табл. 4.

Рис. 9. Регистратор GL980

Рис. 9. Регистратор GL980

Рис. 10. Регистратор GL2000

Рис. 10. Регистратор GL2000

Таблица 4. Основные технические характеристики регистраторов GL980 и GL2000.

Параметры и характеристики измерения Модель
GL980 GL2000
Количество ВNС-каналов и винтовых аналоговых каналов 8 4
Напряжение 20 мВ- 500 В, 1-5 В {полная шкала) 20 мВ- 1000 В, 1-5 В {полная шкала)
Предельное выдерживаемое напряжение (между каналами, каналом и землей) 1000 В (одну мин.) 6000 В (одну мин.)
Поддерживаемые термопары Тип: К, J, Е, Т, R, 5, В, N, W(Wre5-26)
Платиновые термодатчики Ptl 00 IIEC751 ), IPtl 00 (11S), Ptl ООО IIEC751)
Влажность 0-100% при использовании датчика В-530
Импульсный вход 4 канала: режим чередующегося расчета, накопительный, моментальный
Логический вход 4 канала
Максимальная частота дискретизации записи на канал 4 выборок/с

Модели серий GL980 и GL2000 за счет своих характеристик могут стать оптимальным решением в тех областях производства, где необходима точная и стабильная регистрация показателей высокого напряжения, а также там, где важна высокая частота регистрации быстропротекающих процессов, например, взрывов. Кроме того, наличие каналов со стандартным ВNС-разъемом позволяет данным приборам осуществлять запись показаний от широкого спектра современных сенсоров и датчиков (преобразователей).

Заключение

Представленный в статье модельный ряд регистраторов (самописцев) производства компании Graphtec Corp. является доказательством того, что в современном мире контроль и мониторинг за параметрами работы производственного оборудования, в том числе технологических сред, – это важный инструмент для понимания характера и структуры происходящих процессов практически в любой сфере человеческой деятельности. И чем точнее и более комплексно осуществляется данный контроль (мониторинг), тем более полная и ясная картина складывается у специалистов о технологических операциях, режимах работы и условиях эксплуатации того или иного оборудования. И тем лучше они определяют дальнейший путь к оптимизации производств и технологий.

Видеографические регистраторы нового поколения Graphtec служат практическим решением в данном вопросе, позволяя регистрировать основные параметры работы практически любого технологического оборудования или процесса. При этом собранные данные могут быть выведены как на ЖК-дисплей регистратора, так и через оригинальное приложение - на экраны персональных компьютеров и смартфонов в виде цифровых и графических последовательностей, создавая при этом наглядное представление о динамике происходящих процессов.

Кроме того, посредством сети Интернет по защищенному каналу передачи данных (в том числе по беспроводному соединению) устройства серий GL могут быть объединены в одну общую автономную систему, осуществляющую сбор, хранение и первичный анализ целого ряда физических показателей работы единиц оборудования или технологических процессов, даже расположенных на больших расстояниях друг от друга. При этом контролировать полученные данные можно также дистанционно, вдали от мест регистрации, что становится все актуальнее в современном динамично развивающемся мире.

Литература

  • Шарапов В. М., Полищун Е. С., Кошевой Н. IJ,, Ишанин Г. Г., Минаев И. Г., Совлунов Д. С.
  • Котюн А. Ф. Датчики в современных измерениях. М.: Радио и связь, 1006.
  • www.graphtec-instruments.ru.
  • www.graphteccorp.com.