Представлена обзорная информационно-техническая статья о системе мониторинга микроклимата «Гигротермон». Рассмотрены назначение и принцип построения системы, исполнения контроллеров и узлов связи, датчики и программное обеспечение «Гигротермон-АРМ».
ООО «Инженерные Технологии», г. Челябинск
Контроллеры и узлы связи с ними
Центральным звеном любой системы мониторинга микроклимата «Гигротермон» является контроллер. Компания «Инженерные Технологии» разработала три типа контроллеров: «Гигротермон-RF», «Гигротермон-CAN» и «Гигротермон-M4».
Контроллер «Гигротермон-RF» поддерживает беспроводную связь с датчиками по протоколу LoRaWAN. Радиосвязь осуществляется на частоте 433 МГц нелицензируемого диапазона. Данные в такой сети могут передаваться на расстояние до 10 км. К контроллеру «Гигротермон-RF» можно подключить до 50 датчиков. Текущая информация с датчиков отображается на светодиодном экране, которым оснащен прибор, и контролируется им по индивидуально настроенным рабочим диапазонам. Кроме того, данные передаются в программу верхнего уровня на персональном компьютере, для чего контроллер оснащен интерфейсами RS‑485 и Ethernet. «Гигротермон-RF» имеет два настраиваемых дискретных выхода типа «транзисторный ключ» и может управлять сигнализацией или другими электрическими устройствами – нагревателями, холодильниками.
Рис. 1. Контроллер «Гигротермон-RF»
Поскольку в этом варианте системы «Гигротермон» для измерения параметров могут использоваться обычные датчики без дисплея, автономного питания и без модуля LoRaWAN, все эти функции, в том числе связь с контроллером по LoRaWAN-сети, берет на себя беспроводной узел связи «ПИРС‑1», к которому подключается датчик. Протяженность кабельной линии между беспроводными узлами «ПИРС-1» и цифровыми датчиками ИПМ, ТГМ или TR (интерфейс 1‑Wire) может достигать 100...120 м. Комбинация датчика и беспроводного узла обеспечивает устойчивую радиосвязь, позволяя надежно передавать данные даже из холодильных камер или отдаленных зон, изолированных перегородками. Если необходимо подключить к узлу аналоговые датчики сторонних производителей или дискретные датчики, они подключаются к узлу «ПИРС‑1» посредством соответствующих специальных модулей расширения. В таких случаях рекомендуется к модулям расширения сигналов и подключаемым к ним датчикам сторонних производителей подвести отдельное внешнее электрическое питание.
Рис. 2. Узел «ПИРС-1» с подключенным датчиком криогенной температуры «ИПМ-21-21-11»
Есть несколько конструктивных исполнений беспроводных узлов «ПИРС‑1»:
- обычное (не герметичное) и герметичное;
- со встроенной или внешней антенной;
- с магнитами для крепления и без них.
В обычном узле «ПИРС‑1» разъем 6Р6С для подключения внешнего датчика вынесен наружу (сбоку), а антенна может быть встроенной или наружной. В свою очередь, узел «ПИРС‑1Ч» в герметичном корпусе предназначен для применения в чистых помещениях или в помещениях, где оборудование может подвергаться санитарной обработке дезинфицирующими жидкостями. В нем все разъемы спрятаны внутри корпуса. Кроме того, в корпусе узла предусмотрена возможность для проведения скрытого монтажа кабелей в стену. Также имеется возможность провести монтаж кабельных линий с использованием внешних герметичных кабельных вводов. По умолчанию в узле «ПИРС‑1Ч» антенна встроенная. При необходимости узел в том же конструктивном исполнении позволяет подключить внешнюю антенну.
Рис. 3. Узел «ПИРС-1Ч» с установленным герметичным датчиком температуры и влажности «ИПМ-10-22-42»
Беспроводные узлы «ПИРС‑1» могут снабжаться сильными магнитами, что позволяет с легкостью устанавливать их на железную поверхность. В «ПИРС‑1Ч» эти магниты встроены уже изначально. В обоих вариантах предусмотрена возможность крепления на плоскую стену с помощью винтов.
Контроллер «Гигротермон-М4» поддерживает технологию 1‑Wire с проводным подключением датчиков.
Датчики подключаются в линию друг за другом (шлейфом), удаленность последнего датчика от контроллера не превышает 100–120 м. К одному контроллеру можно подключить до четырех шлейфов. Общее число цифровых датчиков (в том числе подключаемых через модули расширения) может достигать 99 – примерно по 25 штук на один шлейф. Таким образом, один контроллер «Гигротермон-М4» может обеспечить контроль зоны площадью до 10 000 м2. Основное достоинство этого решения – экономичность: большое количество недорогих цифровых датчиков температуры (в том числе криогенной температуры), влажности, давления, СО2 подключаются к одному контроллеру. Показания датчиков отображаются на дисплее контроллера и на мониторе ПК, куда контроллер «Гигротермон-М4» передает их по интерфейсам Ethernet или RS‑485. Измеренные данные сохраняются в энергонезависимой памяти прибора. В случае отключения электропитания и истощения энергии в ИБП измерения прекращаются. В приборе «Гигротермон-М4» предусмотрена возможность изменения порядка отображения датчиков в списке. Это позволяет организовать отображение данных в соответствии с фактической последовательностью подключения датчиков. Например, в термоподвеске. Эта функция поможет привести прибор в соответствие с фактической последовательностью расположения датчиков, например, при подключении к контроллеру «гирлянд» датчиков температуры в термоподвесках для мониторинга температуры в элеваторах или скважинах в районах вечной мерзлоты.
Рис. 4. Контроллер «Гигротермон-М4»
Контроллер «Гигротермон-CAN», как и следует из его названия, поддерживает проводную связь по шине CAN. Преимущество CAN-шины – надежность и большая протяженность проводной линии связи. Здесь также важную роль играют многоканальные проводные узлы «ПИРС-CAN» для связи контроллера и датчиков. К каждому узлу «ПИРС-CAN» можно подключить до 10 различных датчиков с использованием интерфейсов 1‑Wire (максимальная длина линии 100...120 м) или I2C (максимальная длина линии 4 м). Узел опрашивает их, временно хранит данные в своей памяти и передает накопленную информацию в контроллер по CAN-шине, а тот уже транслирует ее в программу верхнего уровня по одному из возможных интерфейсов (RS‑485, Ethernet). Технология CAN позволяет передавать по кабелю данные от узлов «ПИРС-CAN» к контроллеру «Гигротермон-CAN» на большие расстояния – до 1 км.
Узел «ПИРС-CAN» оснащен собственным крупным ЖК-дисплеем, тремя светодиодами и аккумулятором на 1100 мА∙ч, рассчитанным на автономную работу до 10 часов в случае отключения внешнего питания. «ПИРС-CAN» может управлять внешними устройствами. Для этого в нем имеются три индивидуально настраиваемых дискретных выхода. Узел способен выполнять роль локального сигнализатора с возможностью установления двух уровней тревоги: «предупреждение» и «авария». Или же дискретно управлять другими исполнительными устройствами. Настройка логики работы дискретных выходов узлов «ПИРС-CAN» осуществляется через веб-интерфейс, доступный в браузере. Предельные аварийные диапазоны параметров задаются с ПО верхнего уровня.
Рис. 5. Контроллер «Гигротермон-CAN» и узел «ПИРС-CAN»
Датчики
Компания «Инженерные Технологии» производит для системы мониторинга микроклимата «Гигротермон» три линейки внесенных в реестр СИ датчиков: автономные регистраторы температуры и относительной влажности серии TR, термогигрометры многоканальные типа ТГМ, климатические датчики ИПМ.
Есть датчики простого исполнения для сухих помещений, складов. Есть герметичные, которые выдерживают обработку дезинфицирующими средствами: например, для птичников, овощехранилищ, мясокомбинатов, где может конденсироваться влага (для них предназначены специальные адаптеры и узлы – проводные и беспроводные, позволяющие обеспечить герметичность). В линейке климатических датчиков ИПМ предусмотрены исполнения для измерения атмосферного давления, концентрации углекислого газа, криогенной температуры, дифференциального давления в чистых помещениях, что является достаточно редким предложением.
Рис. 6. Примеры исполнений датчиков ООО «Инженерные Технологии»
Если выбрать для системы «Гигротермон» цифровой датчик из линеек ТГМ, ИПМ или TR, то при подключении будет действовать принцип Plug&Play (подключи и работай): оборудование протестирует линию, найдет знакомый датчик и включит его в список опрашиваемых. А если нужно подключить датчик стороннего производителя, это тоже легко сделать через модули расширения дискретных и аналоговых сигналов. ПО «Гигротермон-АРМ» позволяет подключать большое количество разнообразных контроллеров и датчиков, которые можно комбинировать. Этим и объясняется универсальность системы.
Программное обеспечение
Компания разработала программное обеспечение верхнего уровня «Гигротермон-АРМ», состоящее из серверной и клиентской программ. Это функциональное, валидируемое, обновляемое и поддерживаемое службой технической поддержки ПО поставляется пользователю бесплатно вместе с оборудованием. Однако можно использовать и стороннюю SCADA. Это также может быть актуально, когда стоит задача расширения существующей системы, построенной на SCADA.
ПО «Гигротермон-АРМ» предоставляет всю современную функциональность: отображение результатов измерений в разных форматах, контроль параметров по заданным уставкам, автоматическое формирование отчетов, уведомления и т. д.
В настройках предложены на выбор разные виды уведомлений: программные СМС (через сервис СМС.РУ), сообщения на электронную почту, всплывающие сообщения, телеграм-бот с обратной связью. Имеется возможность настроить уведомления по событиям через свое оборудование – в программе можно создать HTTP-запрос на основе редактируемого пользовательского шаблона. Запрос будет отправлен при возникновении событий, например, при аварии или предупреждении. Для программных уведомлений обеспечена возможность тонкой настройки различных фильтров. Например, некоторым пользователям могут приходить сообщения только с датчиков или контроллеров, которые их интересуют. Также можно настроить индивидуальную для каждого получателя задержку отправки сообщений: кому-то уведомление приходит сразу, кому-то – через определенное время. При этом, если за время задержки событие само собой устранилось, то этому человеку сообщение на приходит вообще (функция «Не беспокоить по пустякам»), то есть реализовано многоуровневое уведомление.
Рис. 7. ПО «Гигротермон-АРМ»: примеры рабочего окна
Особенности системы
Система мониторинга параметров микроклимата «Гигротермон» внесена в Государственный реестр средств измерений РФ. Датчики тоже по отдельности внесены в Госреестр России и некоторых стран СНГ. Датчики поверяются путем снятия и передачи в аккредитованную организацию. Система поверятся на месте ее установки с применением специальных эмуляторов датчиков. Система мониторинга микроклимата «Гигротермон» внесена в реестр российской промышленной продукции под номером 1907 (01.2022).
Опубликовано_в журнале ИСУП № 4(112)_2024
ООО «Инженерные Технологии»,
г. Челябинск,
тел.: +7 (351) 242‑0745,
+7 (800) 700‑1870,
e-mail: info@gigrotermon.ru
Иллюстрации предоставлены компанией ООО «Инженерные Технологии»
_big.jpg'); "2(116)_small.jpg")
