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.

schema2
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 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.

screen
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.
appearanceDB
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.

progSettings1
Рис.4. Программа настройки блоков. Панель параметров


progSettings2
Рис.5. Программа настройки блоков. Панель мониторинга


progSettings3
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.

progSettings4
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.