Радиометрическая контрольная станция РКС-03 ИК

Радиометрическая контрольная станция предназначена для измерения активности добытой урановой руды, находящейся в вагонетке или кузове самосвала, с целью определения массовой доли урана в порции руды и выдачи управляющих сигналов для разделения по сортам, а также накопления информации об измерениях в базе данных и выдачей результатов на экран регистратора. РКС-03ИК (далее по тексту РКС) обеспечивает одновременную и независимую работу двух каналов измерения. Структурная схема станции показана на рис. 1.

Рис.1. Структурная схема РКС-ИК

Состав РКС-03ИК:

• двухканальный регистратор РИ-1 ИК.154.00.000;
• интеллектуальные блоки детектирования типа БДЛГ-04ИК ИК.150.00.000 (до 8шт. на каждый канал);
• модули дискретных входов типа БДВ2-485 ИК.152.00.000 (по 1шт. на каждый канал);
• программное обеспечение, позволяющее сохранять и выводить информацию о работе РКС на экран персонального компьютера.

Условия эксплуатации РКС-03ИК:

Для блоков детектирования и модулей дискретных входов:

• температура окружающей среды — от минус 30 °С до плюс 50 °С;
• относительная влажность не более 90% при температуре 35 °С;
• атмосферное давление от 86 кПа до 107 кПа.

Для регистратора РИ-01:

• температура окружающей среды — от плюс 5 °С до плюс 40 °С;
• относительная влажность не более 90% при температуре 35 °С;
• атмосферное давление от 86 кПа до 107 кПа.

Режим работы РКС — непрерывный.

Наработка на отказ — 5000 часов.

Средний срок службы — не менее 6 лет.

Принцип действия РКС-03ИК

РКС представляет собой систему, содержащую одно ведущее устройство (регистратор РИ-1) и периферийные устройства. В РКС применяются периферийные устройства двух типов: блок детектирования БДЛГ-04ИК и блок дискретных входов БДВ2-485.

Регистратор РИ-01 предназначен для управления и сбора данных с периферийных блоков и выполняет следующие функции:

• получение и обработка информации с блоков дискретных входов с целью запуска процесса измерения;
• управление работой блоков детектирования (формирование запросов и обработка ответов от блоков) в соответствии с установленным режимом работы;
• диагностика работоспособности периферийных блоков;
• сбор результатов измерения по каждому блоку детектирования и расчет содержания полезного компонента и определение сорта руды;
• учет результатов измерения в базе данных;
• вывод на экран информации и обработка клавиатуры.
• управление дискретными выходами типа «сухой контакт» для индикации сорта руды;
• обработка запросов с верхнего уровня по протоколу ModBus (ASCII или RTU);
• управление дискретными сигналами индикации сорта;
• поиск и просмотр данных в базе;
• подведение итогов работы за смену или сутки;
• измерение фона;
• просмотр и изменение параметров настройки регистратора;
• тестирование (проверка целостности программы, блока параметров, связи с периферийными блоками, проверка работы дискретных выходов);

Регистратор РИ-1 имеет четыре основных режима работы:

• измерение интенсивности излучения по двум независимым каналам;
• просмотр записей;
• подведение итогов за смену;
• измерение фона.

Управление регистратором осуществляется с помощью шестикнопочной клавиатуры. Вывод информации производится на жидкокристаллический символьный индикатор (4 строки по 20 символов). Работа с регистратором оформлена в виде меню. Дополнительно на передней панели регистратора установлены светодиодные индикаторы сорта для каждого канала.

Рис. 2. Содержимое экрана регистратора в режиме измерения

Блок детектирования БДЛГ-04ИК предназначен для преобразования потока гамма-квантов в пропорциональный поток импульсов с последующей обработкой этого потока микроконтроллером в соответствии с установленным режимом работы блока детектирования. Микроконтроллер блока детектирования выполняет следующие функции:

• подсчет количества импульсов за определенный интервал времени с последующей компенсацией фонового значения и преобразованием с помощью пересчетного коэффициента к необходимой величине;
• формирование опорного значения порога дискриминации;
• контроль и управление высоковольтным источником питания, включая стабилизацию напряжения по пропорционально-интегральному алгоритму;
• обработка запросов от ведущего устройства по интерфейсу RS485;
• диагностика работы узлов блока детектирования.

Рис. 3. Фото блоков детектирования БДЛГ-04ИК

Совместно с программным обеспечением, устанавливаемым на персональный компьютер, возможна автоматизация процесса калибровки блока, снятие рабочих характеристик, мониторинг работы блока в течении продолжительного периода времени с сохранением снятых параметров в файл для последующей обработки.

Рис.4. Программа настройки блоков. Панель параметров

Рис.5. Программа настройки блоков. Панель мониторинга

Рис.6. Программа настройки блоков. Снятие плато

Блок дискретных входов БДВ2-485 предназначен для обработки дискретных сигналов, поступающих на его входы (до 8 каналов). БДВ2-485 выполняет следующие функции:

• обработка входных сигналов с целью устранения дребезга контактов (управляемый цифровой фильтр сигнала с параметрами для переднего и заднего фронта для каждого канала индивидуально);
• генерирование события по фронту сигнала, заданному в параметрах для каждого канала индивидуально;
• обработка запросов ведущего устройства по интерфейсу RS485;
• хранение параметров в энергонезависимой памяти.

Для настройки блоков разработано соответствующее программное обеспечение.

Рис.7. Программа настройки блоков. Параметры блока дискретных входов

Отличительные особенности РКС-03ИК

Все периферийные блоки имеет расширенные диапазон напряжения питания (от 9 до 36В) и гальванически развязаны от питающей сети. Выходы интерфейса RS485 так же имеют гальваническую развязку и снабжены устройствами защиты от импульсных помех и короткого замыкания.

Регистратор РИ-1 позволяет работать с двумя блоками дискретных входов и 8 блоками детектирования на каждый канал (2 независимых канала). Программное обеспечение регистратора РИ-1 реализует функции двух серверов для обмена информацией с периферийными блоками с раздельными каналами на физическом уровне, то есть один регистратор может обслуживать сеть по двум независимым шинам. При настройке регистратора для каждого периферийного блока указывается адрес шины и адрес устройства. Такое построение сети позволяет отказаться от жесткой привязки периферийных блоков к каналу измерения и при необходимости осуществлять резервирование каналов измерения.

В качестве кабеля шины должен использоваться симметричный кабель (витая пара). Необходимость экранирующей оболочки в кабеле определяется уровнем электромагнитных помех по трассе прокладки кабеля. К одному сегменту шины может быть подключено не более 32 устройств с единичным типовым сопротивлением интерфейсной цепи. По этому кабелю (дополнительные жилы) так же подается питание на периферийные блоки от источника питания, который установлен в корпусе регистратора. Таким образом, передача информации и питание устройств на шине осуществляется без промежуточных соединительных коробок и дополнительных блоков питания.

Ведущее устройство и периферийные устройства рассчитаны на последовательный асинхронный обмен данными. Система корректно функционирует при скорости обмена данными 9600 бит/с.

При использовании симметричного типа кабеля с витой парой медных проводов сечением 0.2 кв.мм и волновым сопротивлением 120 Ом, максимальная длина сегмента может составлять 1200 м.

Для коммуникации РКС с устройствами верхнего уровня используется протокол ModBus (поддерживается реализация ASCII и RTU) и в зависимости от реализации физического уровня сети: USB или RS485 интерфейс. При необходимости РКС может интегрироваться в SCADA системы благодаря применению стандартного промышленного протокола обмена данными. Скорость обмена данными задается в настройках регистратора из стандартного ряда (9600, 19200, 38400, 57600 и 115200 бит/с).

Подобных результатов удалось достичь, разумно сочетая современные физические принципы построения детекторов с новейшими схемотехническими решениями на основе обновленной элементной базы электронных компонентов. Ко всем составным частям системы разработано современное программное обеспечение.