Микропроцесорска инструментација

MIKROPROCESORSKAINSTRUMENTACIJA

M-r. Petre Risteski dipl.el.in`.

Posveteno na mojot sin.

M-r Petre Risteski dipl.el.in`. Mikroprocesorska instrumentacija

2

S O D R @ I N A

1. Voved .............................................................................................................. 3

1.1. Zada~a na elektri~nite merewa .............................................................. 3

1.2. Klasifikacija na mernite metodi .......................................................... 3

1.3. Gre[ki pri mereweto ................................................................................. 4

1.4. Op[ti osobini na mernite instrumenti ............................................... 5

2. Mikroprocesorski bazirani merni instrumenti (MBMI) .............. 6

2.1. Primena na mikroprocesorite vo mernata tehnika ............................ 6

2.2. Uloga na mikroprocesorite kaj mernite instrumenti ....................... 6

2.3. Softverski aspekti kaj MBMI ............................................................... 8

2.4. Osobini na MBMI ...................................................................................... 9

2.5. Avtomatizacija na merewata i vmreùvawe na MBMI ..................... 10

2.6. Ograni~uvawa kaj MBMI .......................................................................... 11

3. Nekolku konkretni vidovi MBMI ......................................................... 12

3.1. Zvukomer Bruel & Kjaer 2250 ....................................................................... 13

3.2. Merni centri ............................................................................................... 14

3.3. PLC .................................................................................................................. 18

3.4. Regulatori na vrvno optovaruvawe na mo]nost .................................... 24

4. Mikroprocesorski bazirani elektronski broila (MBEB) ............. 29

4.1. Op[to - vidovi MBEB za elektri~na energija ..................................... 29

4.2. Opis na MBEB .............................................................................................. 33

4.3. Blok-[ema i princip na rabota na MBEB ............................................. 35

4.4. Meren sistem kaj MBEB ............................................................................. 41

4.5. Mikrokontroler i pridru`ni elektronski kola kaj MBEB ............ 47

4.6. Napojuvawe na MBEB ................................................................................. 49

4.7. Preden panel kaj MBEB ............................................................................. 51

4.8. Komunikaciski kanali .............................................................................. 53

4.9. Firmware kaj MBEB ....................................................................................... 56

4.10. Za[tita od zloupotreba na MBEB .......................................................... 57

4.11. Elektri~ni [emi na povrzuvawe na MBEB .......................................... 58

4.12. AMM sistemi za dale~insko ot~ituvawe na MBEB ............................. 58

5. Zaklu~ok ........................................................................................................ 61

6. Literatura .................................................................................................... 62


3

1. Voved

Mereweto e staro kolku i ~ove[tvoto. Otsekoga[ toa bilo negova

neminovnost zaradi sopstveniot opstanok i podobruvawe na ìvotot. Vo

dene[ni uslovi koga naukata i tehnikata dostignale visok stepen na razvoj,

mereweto pretstavuva obemna nau~na disciplina koja se potpira na golem broj

nau~no-tehni~ki dostignuvawa i eksperimenti. Toa ovozmoùva izrabotka na

mnogu to~ni i precizni merni instrumenti nameneti za golemiot broj

golemini koi e potrebno da se merat vo razli~ni oblasti.

1.1. Zada~a na elektri~nite merewa

Mereweto e zastapeno vo prakti~no sekoj del od ~ovekovoto ìveewe.

Toa e neraskinlivo povrzano so site vidovi proizvodstvo, vo prometot i

trgovijata, vo uslugite od najrazli~en vid itn. Naukata koja se zanimava so

merewata se narekuva metrologija.

Elektri~nite merewa se edna od golemiot broj oblasti koi gi pokriva

metrologijata. Toa se merewa ~ija zada~a e merewe na elektri~nite golemini

(napon, struja, frekvencija, elektri~na mo]nost, ...). Za izveduvawe na

elektri~nite merewa se koristat merni instrumenti. Nivna zada~a e da

ovozmoàt brzo, precizno i to~no dobivawe na mernite rezultati i nivno

prikaùvawe vo soodveten oblik pogoden za ponatamo[na obrabotka

(vizuelna, elektronska, ...).

1.2. Klasifikacija na mernite metodi

Merewata se klasificiraat spored na~inot na dobivawe na merniot

rezultat, spored na~inot na prikaùvawe na rezultatot od mereweto i spored

metodata [to se koristi za merewe na merenata golemina.

Spored na~inot na dobivawe na rezultatot na mereweto razlikuvame

direktno, indirektno i zaedni~ko merewe. Pri direktno merewe vrednosta na

merenata golemina se ~ita direktno na skalata na instrumentot. Pri

indirektno merewe se merat dve ili pove]e golemini po direkten pat i od niv

so pomo[ na odredena matemati~ka relacija, se presmetuva baranata merna

golemina. Pri zaedni~ko merewe se merat nekolku istoimeni golemini i so

koristewe sistem od matemati~ki ravenki se odreduva baranata golemina.


4

Spored na~inot na prikaùvawe na rezultatot razlikuvame apsolutni i

relativni merewa. Apsolutno merewe imame koga merenata golemina se

prikaùva vo soodvetni edinici za istata. Relativno merewe imame koga

rezultatot od mereweto e odnos pome\u dve isti golemini.

Spored metodite na merewe razlikuvame: metoda na otklonuvawe,

metoda na razlika, nul-metoda, metoda na me\usebno zamenuvawe, metoda na

supstitucija, metoda na kompenzacija, mostna metoda, rezonantna metoda,

metoda na analogija, metoda na povtoruvawe, metoda na broewe i drugi. Bez da

se navleguva posebno vo sekoj od ovie metodi na merewata ([to i ne e namera na

ovoj trud), opisot na istite moè da se najde vo soodvetna literatura od

mernata tehnika.

1.3. Gre[ki pri mereweto

Pri mereweto na edna fizi~ka golemina se nastojuva da se odredi

nejzinata vistinska vrednost, izrazena vo soodvetna fizi~ka edinica. Imeno,

za sekoe merewe e va`no dali izmerenata vrednost se poklopuva so vistinskata

vrednost na merenata golemina i kolku iznesuva razlikata pome\u niv. Poradi

golem broj pri~ini, pri mereweto se javuvaat najrazli~ni gre[ki. Taka,

dokolku nekolku pati se izmeri edna ista golemina so pomo[ na eden ist

precizen instrument, obi~no se dobivaat razli~ni rezultati od sekoe

poedine~no merewe. Ova se slu~uva bidej]i postojano se menuvaat goleminite

koi vlijaat na mereweto, kako [to se na primer temperaturata na okolinata,

vla`nosta, vibraciite, vlijanieto na nekoe nadvore[no elektromagnetno

pole, naponot na napojuvawe i sli~no.

Razlikata pome\u izmerenata vrednost i vistinskata vrednost na

merenata golenina se narekuva apsolutna gre[ka na mereweto:

0xxx −=∆ ................................................ (1)

Od druga strana, se definira i t.n. relativna gre[ka kako odnos pome\u

apsolutnata gre[ka i vistinskata vrednost na merenata golemina:

0xx∆

=δ ................................................... (2)

Slu~ajnite gre[ki se javuvaat poradi vlijanie na mnogu posebni

pri~ini vo samiot meren objekt, samiot meren instrument i razli~nite


5

vlijanija na okolinata pri samoto merewe, a koi ne moàt poedine~no da se

opfatat (na primer zaradi mehani~kata konstrukcija kaj analognite merni

instrumenti, postojat podvi`ni delovi koi predizvikuvaat mali

neregularnosti pri mereweto). Grubite gre[ki se javuvaat zaradi nevnimanie

na operatorot ili negova nestru~nost.

Pri mereweto se javuvaat i t.n. sistematski gre[ki. Imeno, gre[ki od

metodata na mereweto nastanuvaat od nesovr[enosta na metodata ili zaradi

koristewe na aproksimativna ravenka so koja se vr[i presmetka na kone~niot

rezultat od mereweto. Gre[kata od merniot instrument se odnesuva na

gre[kata koja se pravi so upotreba na eden konkreten instrument koj ne e

soodvetno kalibriran. Gre[kata od optovaruvaweto na merenoto kolo se

javuva poradi potrebata od odredena mo]nost koja ja prezema instrumentot od

merenoto kolo. Pri mereweto ne smee da se prenebregne i faktot deka samiot

operator u~estvuva vo mereweto. Toj moè da vnese odredena subjektivna

(li~na) gre[ka zaradi nesovr[enost na negovite organi (na primer organite

za vid i sluh). Paralaksata se javuva bidej]i strelkata kaj analogniot

instrument e malku oddale~ena od mernata skala, pa samoto ~itawe zavisi od

polo`bata na okoto na operatorot vo odnos na strelkata i skalata.

Posuptilna e gre[kata od interpolacija na rezultatot. Koga treba da se

pro~ita otklonot kaj analogniot instrument, operatorot treba da ja proceni

polo`bata na strelkata nad mernata skala i kako rezultat od mereweto da

zapi[e odredena vrednost na hartija.

Pri mereweto vremenski promenlivi golemini so instrument, se pravi

dopolnitelna t.n. dinami~ka gre[ka. Taa se javuva zaradi postoeweto na

reaktivnite komponenti (kapacitivnosti i induktivnosti) vo instrumentot.

Site gorenavedeni gre[ki imaat svoe vlijanie vo kone~nata vrednost na

izmereniot rezultat na mereweto.

1.4. Op[ti osobini na mernite instrumenti

Kvalitetot na eden meren instrument i negovata mo`nost za primena

pri odredeno merewe se procenuva preku op[tite karakteristiki na

odnosniot meren instrument. Bez da se navleguva vo detalen opis na ovie

karakteristiki, samo ]e spomeneme nekoi od niv: odziv na odredena fizi~ka


6

golemina, priklu~uvawe na merniot instrument, dijapazon (podra~je) na

merewe, dijapazon na pokaùvawe na skalata, ~uvstvitelnost (osetlivost),

rezolucija na merewe, linearnost, to~nost, preciznost (povtorlivost na

mereweto), brzina na merewe i drugi.

2. Mikroprocesorski bazirani merni instrumenti (MBMI)

2.1. Primena na mikroprocesorite vo mernata tehnika

Vo ponovo vreme, voveduvaweto na mikrokompjuterite vo mernite

instrumenti otvori nova era vo nivniot razvoj. Imeno, razvojot na mernite

instrumenti e na tolku visoko nivo, [to primenata na mikroprocesorskata

elektronika vo istite e prakti~no neizbe`na. So mikroprocesorski

baziranite merni instrumenti (MBMI) merewata se izveduvaat mnogu brzo i

precizno, a merenite podatoci e mo`no mnogu ednostavno da se prenesuvaat

(ì~ano ili bezì~no) i pribiraat na dale~ina vo soodveten mikrokompjuter.

Ovie mo`nosti se nezamislivi so drugi vidovi merna instrumentacija.

U[te pove]e, MBMI ovozmoùvaat istovremeno merewe na pove]e

elektri~ni golemini vo eden sloèn sistem, vo podolg vremenski period i za

razli~ni celi. Mo`no e povrzuvawe na pogolem broj MBMI koi me\usebno

moàt da razmenuvaat podatoci i komandi, [to ovozmoùva avtomatizirano

merewe na eden cel proces. Pritoa u~estvoto na operatorot moè da bide

minimalno ili re~isi nikakvo, a so toa se dobivaat pokvalitetni i poto~ni

rezultati za pokratko vreme i so relativno niska cena na ~inewe na celoto

merewe, ako toa se izveduva vo pogolemi serii.

Poradi ovie nesomneni prednosti, MBMI denes gi potisnuvaat

klasi~nite merni instrumenti.

2.2. Uloga na mikroprocesorite kaj mernite instrumenti

Kon sredinata na [eesettite godini od minatiot vek, za prvpat se

pojavuvaat integriranite digitalni kola koi vedna[ na[le svoja primena vo

izgradbata na digitalni merni instrumenti. Vo po~etokot na sedumdesetite

godini se pojavuva prviot mikroprocesor, koj pretstavuva elektronska

komponenta so sloèna vnatre[na arhitektura. Toj se sostoi od golem broj

tranzistori i ja ima ulogata na centralna procesorska edinica kaj eden


7

kompjuter. Na toj na~in mikroprocesorot ovozmoùva gradba na mal kompjuter

so site negovi osobenosti i prednosti. Mikroprocesorski baziranite

kompjuteri mnogu brzo navlegle vo site oblasti na elektronikata, pa i kaj

mernite instrumenti. Toa se dolì na faktot [to mikroprocesorot ima niska

cena, mali dimanzii, mala potro[uva~ka na energija, dolg raboten vek i

golemi mo`nosti za procesirawe na podatoci.

Za da ja prikaème ulogata na mikroprocesorot vo rabotata na eden

meren instrument, ]e se posluìme so blok-[emata prikaàna na slika 1.

Instrumentot gi

sodrì site osnovni

moduli. Toa se kolo za

kondicionirawe na

signalot, tastatura i

displej. Vo koloto za

kondicionirawe se

vr[i namaluvawe ili

zasiluvawe na amplitudata na vlezniot signal, za da istiot se dobie vo

granicite koi se pogodni za natamo[no merewe. Preku tastaturata operatorot

izbira operacii i upravuva so rabotata na instrumentot, a na displejot se

prikaùvaat rezultatite od mereweto.

Mikroprocesorskiot sistem upravuva so rabotata na site ovie moduli.

Na primer, toj go izbira i go postavuva najadekvatnoto prigu[uvawe na

vlezniot atenuator. Merniot signal, od koloto za kondicionirawe odi vo A/D

konvertorot kade se pretvora vo digitalen oblik i se vnesuva vo

mikroprocesorskiot sistem. Ovde se vr[i soodvetna obrabotka na podatocite,

a dobienite rezultati se prikaùvaat na displejot.

Nakuso kaàno, mikroprocesorskiot sistem sluì za upravuvawe so

oddelnite moduli na instrumentot, za akvizicija na digitalnite podatoci od

A/D konvertorot, za nivna obrabotka i za soodvetno prikaùvawe na

rezultatite od samoto merewe.

slika 1 Tipi~na blok-[ema na MBMI


8

2.3. Softverski aspekti kaj MBMI

Za da moè eden mikroprocesor ispravno da raboti, potrebno e toj da

izvr[uva nekoja odnapred zadadena programa. So programata se zadavaat niza

od instrukcii po koi redosledno mikroprocesorot treba da gi izveduva

posakuvanite funkcii odnosno zada~i. Vakvata programa se narekuva softver

na mikroprocesorot. Softverot e nedelliv del od hardverot na eden

mikroprocesor. Preveden na jazikot na mikroprocesorot, softverot se

sveduva na niza od nuli i edinici koi pretstavuvaat soodvetniot binared kod

odnosno binarni instrukcii. Istite se preveduvaat vo ovoj binaren kod otkako

]e bide napi[ana potrebnata programa vo t.n. asemblerski jazik [to e

porazbirliv za ~ovekot. Pritoa preveduva~ot na programskiot kod

(kompajler) go zapazuva to~no istiot redosled na instrukciite kako pri

programiraweto i istite gi zapi[uva vo soodvetna memorija koja

mikroprocesorot pri raboteweto moè vo sekoe vreme da ja povikuva.

Za razlika od mikrokompjuterite, softverot pi[uvan za MBMI e

donekade porazli~en. Imeno, softverot za namenski dizajniraniot

mikroprocesor za mernite instrumenti ne e taka fleksibilen i otvoren za

promena. Tokmu zaradi toa, toj softver se narekuva u[te i firmware (,,tvrda

ìca”) ili nepromenliv. Toa e taka bidej]i proizvoditelot na odnosniot

meren instrument gi ima predvideno soodvetnite funkcii na instrumentot i

korisnikot samo izbira nekoja od ponudenite opcii.

Od druga strana, softverot za MBMI se koncipira da bide modularen.

Toa zna~i deka postoi operativen sistem koj se griì za izveduvawe na

modulite i za realizirawe na bazi~nite operacii so oddelnite delovi od

hardverot na instrumentot. Dene[nite operativni sistemi se od t.n.

multitasking (pove]ezada~en) tip, [to zna~i deka vo sistemot moàt da se

izveduvaat oddelni delovi od programata nezavisno eden od drug. So toa se

olesnuva pi[uvaweto i razvojot na oddelnite moduli od programata.

Glavni programski moduli na softverot pi[uvan za MBMI se slednite:

- modul za prednata plo~a - toj e zadolèn da gi prima i obrabotuva

podatocite koi se vnesuvaat od oddelnite kop~iwa od prednata plo~a na

instrumentot. So pomo[ na kop~iwata operatorot komunicira so

instrumentot, odnosno gi zadava rabotnite uslovi na instrumentot;


9

- modul za rabota so displejot - so pomo[ na ovoj modul, na displejot od

instrumentot se prikaùvaat rezultatite od mereweto. Ako displejot e

grafi~ki, na nego se crtaat soodvetni dijagrami od izvr[enoto merewe;

- modul na interfejsot - ovoj modul e zadolèn za ostvaruvawe

komunikacija na instrumentot so drug ,,inteligenten” instrument ili so

kompjuter. Ovoj modul e zna~aen bidej]i ovozmoùva razmena na podatoci

(komandi ili rezultati od odredeno izvr[eno merewe) pome\u instrumentot i

drugi periferni uredi priklu~eni na negovite komunikaciski porti;

- modul za kontrola na hardverot - vo instrumentot se vgradeni nekoi

softverski moduli so koi se obezbeduva kontrola na hardverot za izvr[uvawe

na celiot proces na merewe. Pritoa se realiziraat algoritamot za merewe,

procedurata za kalibrirawe na oddelni delovi na instrumentot i korekcijata

na rezultatite od natamo[nite merewa so nego, ,,podigaweto” na oddelni

delovi od hardverot pri vklu~uvawe na napojuvaweto na instrumentot, kako i

kontrolata na ispravnata rabota na oddelni delovi od instrumentot.

2.4. Osobini na MBMI

Primenata na mikroprocesorite vo sovremenite merni instrumenti

pridonesuva kon podobruvawe na nivnite karakteristiki. Nabrojuvaweto i

opisot na prednostite so koi se karakteriziraat sovremenite MBMI bi

moèlo da pretstavuva tema za oddelen trud, pa zatoa vo prodolènie ]e bidat

samo taksativno navedeni nekoi pokarakteristi~ni osobini koi se svojstveni

za sovremenite MBMI: tuka e pred sè poednostavniot dizajn na hardverot i

minijaturizacija na dimenziite na instrumentot, mnogufunkcionalnosta,

zgolemenata to~nost, mo`nostite za avtomatsko samokalibrirawe, uprostena

komandna plo~a, prodolèn ìvoten vek na instrumentot, namaleno vreme na

obrabotka na mernite rezultati, mo`nost za organizirawe meren sistem, itn.

Nakuso kaàno, MBMI imaat podobreni metrolo[ki karakteristiki

vo odnos na klasi~nite merni instrumenti, bilo tie da se analogni ili

digitalni merni instrumenti koi vo sebe nemaat vgraden mikroprocesor. So

vakvite svoi karakteristiki, MBMI ja unapreduvaat mernata tehnika bidej]i

ovozmoùvaat zgolemena to~nost na mereweto i gi pro[iruvaat mernite

mo`nosti na instrumentite.


10

2.5. Avtomatizacija na merewata i vmreùvawe na MBMI

Edna od mnogute prednosti na MBMI e mo`nosta tie da se povrzuvaat vo

meren sistem odnosno da se vr[i nivno vmreùvawe. Merniot sistem odnosno

vmreùvaweto vklu~uva pove]e merni instrumenti i eden ili pove]e

kompjuteri. Merniot sistem ovozmoùva digitalno procesirawe na

podatocite od mereweto vo kompjuterot i nivno najadekvatno prikaùvawe

kon korisnikot ili kon nekoi drugi uredi. So nego se ovozmoùva mereweto da

se pravi na dale~ina, a rezultatite da se dobijat na soodvetna lokacija.

Mernite sistemi se nezamenlivi pri sloèni i ednokratni eksperimentalni

ispituvawa vo najrazli~ni oblasti od naukata i tehnikata.

Za da se napravi meren sistem, se koristat standardizirani interfejsi

(na primer IEEE-488) so koi se ovozmoùva ednostavno povrzuvawe na

najrazli~ni merni instrumenti od razli~ni proizvoditeli. Toa doveduva do

modularna gradba na mernite sistemi, [to ovozmoùva maksimalno

fleksibilno gradewe na merniot sistem za oddelna namena. Vakviot meren

sistem ima otvoren karakter i so tekot na vremeto toj moè da se nadograduva i

pro[iruva. Blok-[ema na eden meren sistem e prikaàna na slika 2.

Karakteristi~no za sekoj meren sistem e postoeweto na golem broj

dobieni merni rezultati. Ova samo po sebe ja nametnuva potrebata za

avtomatizacija na merewata, so cel mernite rezultati da se dobijat vo pokus

vremenski interval i istite da imaat golema to~nost. Spored namenata, se

razlikuvaat merni sistemi za avtomatsko merewe i kontrola, sistemi za

dijagnostika i sistemi za identifikacija.

slika 2 Blok-[ema na meren sistem ostvaren so MBMI


11

Avtomatizacijata na merawata e posebno va`na vo najrazli~ni

proizvodni procesi kade [to se bara golema produktivnost, merewe na

parametrite na site proizvodi od edna proizvodna lenta i nivna soodvetna

obrabotka. Avtomatizacija se realizira so koristewe na MBMI ~ii

karakteristiki stanuvaat osobini na avtomatiziranoto merewe. Vakvite

merewa se karakteriziraat so programirano upravuvawe na celiot proces na

mereweto, avtomatsko izbirawe na podra~jeto na merewe i dale~insko

upravuvawe so mernite instrumenti. Kaj ovie merewa se realizira avtomatska

korekcija na sistematskata gre[ka i programsko presmetuvawe na rezultatite

od mereweto so koristewe na digitalnite podatoci dobieni pri mereweto.

Avtomatiziranoto merewe podrazbira memorirawe na podatocite i na

rezultatite od mereweto, statisti~ka obrabotka na mernite podatoci,

avtomatsko registrirawe na rezultatite od mereweto i mo`nost za prenos na

digitalnite podatoci vo kompjuter zaradi ponatamo[na obrabotka. Pri

avtomatiziranoto merewe se ostvaruva namaluvawe na dejstvoto na

vlijatelnite golemini vrz samoto merewe, se zgolemuva op[tata i

metrolo[kata doverlivost na samite uredi i na mernata postapka.

Avtomatizacijata na mereweto pretstavuva mo`nost za izvedba na

avtomatski sistem za merewe. Taka se ostvaruva istovremena obrabotka na

podatocite od site merni instrumenti vklu~eni vo sistemot. Podatocite od

mereweto se transformiraat i se obrabotuvaat vo sakanata forma so koja

moè da se ostvari logi~ka funkcija za kontrola na merniot proces ili za

dijagnosticirawe odnosno identifikacija na merniot proces.

2.6. Ograni~uvawa kaj MBMI

I pokraj golemiot broj prednosti, MBMI imaat i odredeni svoi

ograni~uvawa. Edno ograni~uvawe e nivnata visoka cena, me\utoa tuka moàt

da se nabquduvaat dva momenti; prvo, so tekot na vremeto nivnata cena

postojano opa\a, taka [to tie sè pomasovno se koristat; vtoro e faktot [to so

niv moè da se izvr[at golem broj merewa za mnogu kratko vreme. Zatoa, ako za

niv ima postojan anga`man, nivnata cena po edinica usluga stanuva relativno

niska. Imeno, samo neiskoristenite merni instrumenti se preskapi, nezavisno

od toa kolku se evtini.


12

Vtoroto ograni~uvawe na MBMI e nivnata brzina na rabota.

Postoeweto na mikroprocesorot, koj upravuva so generiraweto i transferot

na digitalnite podatoci, ja ograni~uva maksimalnata brzina na rabota na ovie

uredi. Me\utoa, tuka sekako mora da se napomene faktot deka sepak brzinata na

rabota na MBMI sekojdnevno raste, no za odredena klasa merewa toa sè u[te e

nezadovolitelno. Vo takvi slu~ai obi~no se koristat hardverski re[enija so

poklasi~en pristap, koi koristat mikroprocesor duri vo fazata na obrabotka.

Treto ograni~uvawe na MBMI e programiraweto na istite za nivno

poefikasno koristewe. Postojat programski paketi so ~ija pomo[ moè da se

napi[e korisni~ka programa za upravuvawe so rabotata na instrumentot i za

postavuvawe na negovite parametri. Me\utoa, iako toa izgleda primamliva

osobenost na MBMI, obi~no e dosta sloèno i skapo da se napravi kvaliteten

i profesionalen programski paket za avtomatsko merewe so instrumentot.

Podobar i poefikasen izbor e da se kupi gotov programski paket od nekoja

specijalizirana firma.

3. Nekolku konkretni vidovi MBMI

Vo prodolènie ]e bidat pretstaveni nekolku konkretni tipovi

mikroprocesorski bazirani merni instrumenti. Karakteristi~no za sekoj od

niv e toa [to sekoj meren instrument e namenet za konkretni merewa i ima

specifi~ni karakteristiki. Toa zna~i deka odnosniot meren instrument

moè da se koristi samo za eden konkreten tip merewa, a negoviot softver,

displej, priklu~oci i vlezno-izleznite porti se izvedeni za toj konkreten tip

merewe. Zaedni~ko za sekoj od pretstavenite merni instrumenti e toa [to tie

vo sebe imaat vgraden sopstven mikroprocesor so pridru`nata elektronika,

komanden panel t.e. soodvetna tastatura so komandni kop~iwa prilagodeni za

odnosniot tip merewe, kako i soodveten displej specijalno predviden za

namenata na instrumentot, na koj se prikaùvaat mernite rezultati.

Paletata na namenski mikroprocesorski bazirani merni instrumenti e

navistina golema. U[te pove]e, merni instrumenti so ista namena

proizveduvaat pove]e razli~ni svetski proizvoditeli. Pretstavenite merni

instrumenti se izbrani zaradi nivnata dostapnost, bez nikakva namera da se

favorizira nekoj konkreten proizvoditel ili konkreten meren instrument.


13

3.1. Zvukomer Bruel & Kjaer 2250

Mikroprocesorski baziran meren instrument od proizvodnata

programa na Danskiot proizvoditel Bruel & Kjaer ~ie koristewe e mo[ne

ednostavno a sepak gi zadovoluva site najnovi standardi za merewe na

parametrite na zvukot.

Site parametri na zvukot se merat istovremeno pri [to na golemiot

vgraden LCD displej vo boja se prikaùvaat samo baranite informacii.

Izgledot na merniot instrument (prikaàn vo faza na kalibracija so

sopstveniot kalibrator tip Bruel & Kjaer 4231) e daden na slika 3.

Vgradeniot mikrofon so ~uvstvitelnost od -30 [dB] (31,6 [mV/Pa]) i

frekventen opfat od 8 [Hz] do 16 [kHz] ±2 [dB] garantiraat sovr[eno precizni

merewa i zadovoluvawe na strogite standardi od oblasta.

LCD displejot i site kop~iwa

za upravuvawe na instrumentot se

nao\aat na negoviot preden panel.

Izborot na potrebnite merni

funkcii e ednostavno so intuitivno

izvedenata senzorska tastatura.

Vo slu~aj na potreba od

konsultacija so upatstvoto za

upotreba, istoto e smesteno pod

tastaturata na instrumentot vo

forma na fioka na izvlekuvawe i vo

sekoj mig mu e na raspolagawe na

korisnikot.

Karakteristi~ni se fizi~kite

parametri na instrumentot: teìna

od samo 245 [gr] so vklu~eni baterii i

dimenzii od samo 230 × 78 × 31 [mm]

vklu~uvaj]i go i mikrofonot, [to go

pravi eden od najkompaktnite uredi

vo svojata klasa.

slika 3


14

3.2. Merni centri

Merniot centar e meren instrument namenet za merewe i nadzor na

elektri~ni golemini vo trifazni elektroenergetski sistemi. Deluvaweto na

instrumentot se temeli na vgradena mikroprocesorska digitalna elektronika

koja zaedno so pridru`niot softver obezbeduva visoka to~nost i [irok izbor

na merewa. Principot na rabota se zasnova na brzo semplirawe (zemawe

odbiroci) od vleznite golemini (naponi i strui) od site tri fazi, a

vgradeniot mikroprocesor gi presmetuva ostanatite golemini (mo]nost,

energija, frekvencija, faktor na mo]nost, fazni agli, THD, vrvna mo]nost MD

/Maximum Demand/ i drugi). Indirektno, od izmerenite golemini moàt da se

dobijat sredni vrednosti na zbirnite mo]nosti i sumite na struite vo

posakuvan vremenski interval, a moàt da bidat so~uvani i nivnite

minimalni, sredni i maksimalni vrednosti. Vo svojata najmo]na verzija,

instrumentot ima vgradena opcija za neprekinata analiza na kvalitetot na

elektri~niot napon spored standardot EN 50160. Sèvkupno, so merniot centar

moàt da se registriraat pove]e od 50 razli~ni elektri~ni merni golemini.

Instrumentot e opremen so 2MB memorija vo koja moàt da se so~uvaat

podatoci snimeni vo vremenski intervali od 1 do 60 minuti. Vgradeniot

~asovnik na realno vreme ovozmoùva za~uvanite vrednosti da se obeleàt so

vremenska marki~ka koja go ozna~uva vremeto na nivnoto nastanuvawe.

slika 4 Nekolku tipovi merni centri od proizvoditelot ISKRA

Na prednata strana instrumentot e opremen so infracrvena porta

preku koja (so pomo[ na opti~ka sonda) e ovozmoèno konfigurirawe na

istiot i ot~ituvawe na snimenite podatoci.


15

Vgradeni se Ethernet i seriska komunikaciska porta od tipot RS 232 ili

RS 485 so MODBUS protokol, preku koi e mo`no prenesuvawe podatoci i

povrzuvawe na mernite mesta vo mreà, kontrola i upravuvawe so

potro[uva~kata na energija, pristap do snimenite merni golemini, postavki

za sakanite alarmi itn. Brzinata na prenos na podatoci pri komunikacija na

merniot centar so nadvore[niot svet, moè da se dviì do 115.200 bps.

Prikazot na izmerenite golemini se vr[i na grafi~ki prikaznik

(displej) od te~ni kristali (LCD) so razloùvawe od 128 h 64 to~ki, smesten na

prednata strana na instrumentot i opremen so pozadinsko osvetlenie.

Upravuvaweto so prikaznikot e mo`no preku tastaturata koja isto taka se

nao\a na prednata panelna plo~a na instrumentot. U[te pove]e, preku

tastaturata e mo`no i nagoduvawe na parametrite na merniot centar (strujni i

naponski prenosni odnosi na priklu~enite merni transformatori, realno

vreme i datum itn.). Vgradeniot softver vo merniot centar ovozmoùva i

upotreba na pove]ejazi~na poddr[ka pri koristewe na izbornicite.

MiRec - upravuva~ki panel MISET

MiRec - grafi~ki rezultati MIDDE

slika 5 Softver za rabota so meren centar


16

Na zadnata strana na instrumentot se nao\aat priklu~ocite za vlezni

golemini, komunikacija, digitalni i impulsni izlezi i pomo[no napojuvawe.

Instrumentot e vgraden vo za[titno ku]i[te so dimenzii 96 x 96 x 92 mm.

IR sonda priklu~ena na meren centar Zaden panel na meren centar

slika 6 slika 7

Kako [to be[e pogore spomenato, instrumentot moè da se koristi

kako dava~ na alarmi za izvestuvawe koga nekoja od merenite golemini e pod

ili nad nekoja odnapred zadadena vrednost. Mo`no e softversko podesuvawe na

maksimalno 32 alarmi koi moàt da bidat vizuelni (LED), zvu~ni ili

impulsni (izveden e eden impulsen izlez od zadnata strana na instrumentot).

Merniot centar e isto taka opremen i so priklu~oci za pomo[no

napojuvawe koe moè da bide AC ili DC; DC napojuvaweto moè da se dviì vo

granicite od 24 V do 220 V, dodeka pak AC napojuvaweto moè da otstapuva i do

20% od vrednosta na nominalniot napon na napojuvawe.

Merniot centar moè da funkcionira i kako broilo za elektri~na

energija, so dodatna funkcija za upravuvawe so tro[ocite po tarifi. Imeno,

mo`no e podesuvawe na tarifen vlez ili vklopen ~asovnik. Pri podesuvawe na

vklopniot ~asovnik na raspolagawe se ~etiri vremenski periodi, ~etiri

grupi i cena na elektri~nata energija za sekoj vremenski period i rabotna

grupa (16 razli~ni vremenski periodi). Pokraj ova, instrumentot ima 20

registri za podesuvawe praznici i denovi koga vaàt posebni tarifni

pravila. Ovde mora da se napomene deka rezultatite od merewata na

potro[uva~kata na elektri~na energija so pomo[ na meren centar, moàt da se

zemaat samo kako informativni podatoci a nikako kako oficijalni podatoci

od koi bi se vr[ela naplata na potro[enata elektri~na energija. Sepak, za

ovaa namena postojat namenski izraboteni uredi (elektri~ni broila).


17

Izgled na zadniot panel na meren centar Ednoìlno povrzuvawe, balansiran tovar

Triìlno povrzuvawe, balansiran tovar êtiriìlno povrzuvawe, balansiran tovar

Triìlno povrzuvawe, nebalansiran tovar êtiriìlno povrzuvawe, nebalansiran tovar

slika 8 Na~ini na povrzuvawe na meren centar

{to se odnesuva do kompjuterskata poddr[ka za koristewe na mernite

centri, razvieni se nekolku softverski paketi. Stanuva zbor za korisni~ki

programi koi se mo[ne ednostavni za upotreba (user-friendly software) i site

vklu~uvaat on-line tehni~ka poddr[ka od proizvoditelot.

Parametrite na mernite centri i vrednostite na merenite golemini

pod nadzor, se nagoduvaat so softverskiot paket MISET, preku RS 232 ili RS

485 komunikacija. Isto taka ovozmoèn e i nadzor na raboteweto na mereniot

sistem i prikaz na vrednostite na merenite golemini.


18

3.3. PLC (Programmable logic controller – Upravuva~ so programabilna logika)

Sè do sredinata na minatiot vek, upravuvaweto, rabotnite sekvenci i

bezbednata proizvodstvena logika se postignuvala koristej]i stotici ili

iljadnici relei, tajmeri, barabanski sekvenceri i specijalno izrabotuvani

kontroleri. Procesot za izmena ili nadopolna na takvite sistemi bil skap,

vremenski dolg i iziskuval iskusni elektri~ari.

Vo 1968 godina, GM Hydramatic (del od korporacijata General Motors vo

SAD) postavila barawe za elektronska zamena na te[ko oì~uvanite relejni

sistemi vo svoite pogoni. Pobedni~kiot predlog do[ol od Bedford Associates,

kompanija od Bedford, Masa~usets (SAD). Uredot nare~en ,,084” (kako 84-ti

proekt na kompanijata) bil vistinski uspeh, podocna nare~en Modicon (Modular

Digital CONtroler). Eden od lu\eto koi rabotele na proektot bil i Dick Morley koj

denes se smeta za ,,tatko” na PLC.

slika 9 slika 10 Razli~ni vidovi PLC

Upravuva~ot so programabilna logika (PLC) ili kako [to u[te se

narekuva programabilen upravuva~ (programmable controller), e digitalen

kompjuter koj se koristi za avtomatizacija na mehani~ki procesi i upravuvawe

so ma[ini kaj avtomatiziranite fabri~ki procesi. Za razlika od

kompjuterite so op[ta namena, PLC se dizajnirani so pogolem broj vlezovi i

izlezi, pro[iren temperaturen raboten opseg, imunost na elektri~ni pre~ki

i [umovi i otpornost na udari i vibracii.


19

Programata po koja PLC upravuva so procesite e smestena vo sopstvenata

vnatre[na memorija na uredot i istata e za[titena od mo`no bri[ewe so

pomo[no baterisko napojuvawe.

PLC e tipi~en primer na sistem vo realno vreme ~ii izlezni parametri

moraat da predizvikaat odgovor na vleznite uslovi, vo zadadeno vreme; inaku

bi nastanale nepoèlni operacii vo sistemot.

3.3.1. Osobini na PLC

Sekoj PLC se sostoi od izvor za napojuvawe, kontroler, relejni edinici

za upravuvawe i vlezno-izlezni (I/O) porti. Osnovnata razlika so ostanatite

kompjuteri e taa [to PLC e opremen za te[ki uslovi na rabota (pra[ina,

vla`nost, topli i ladni atmosferski uslovi i sl.) i ima mo`nost za lesna i

ednostavna nadgradba so novi I/O edinici koi se povrzuvaat kon setila i

sklopki za upravuvawe. Preku priklu~enite setila, na vleznata strana PLC gi

ot~ituva analognite procesni promenlivi (kako na primer temperatura i

pritisok) i polo`bata na kompleksot od sistemite za pozicionirawe. Na

izleznata strana pak, preku sklopkite za upravuvawe PLC upravuva so

elektri~ni motori, pnevmatski ili hidrauli~ni sistemi, magnetni relei itn.,

a moè i da ispora~uva razli~ni analogni ili digitalni izlezni signali.

I/O portite moàt da bidat vgradeni vo samiot PLC, no isto taka mo`ni

se i izvedbi so nadvore[ni I/O moduli koi se priklu~eni na klasi~na

kompjuterska mreà na koja se povrzuva PLC.

Malite PLC imaat fiksen broj I/O porti vgradeni za vlezovi i izlezi, pa

zatoa pro[iruvawa se pravat podocna dokolku se vostanovi deka osnovniot

model nema dovolen broj I/O vrski.

Modularnite PLC imaat sopstveno ku]i[te (ili nose~ka polica) na koe

se smesteni modulite so razli~ni funkcii. Procesorot i instaliranite I/O

moduli se prilagodeni za sekoja poedine~na aplikacija. Nekolku razli~ni

nose~ki polici so moduli moàt isto taka da bidat rakovodeni od eden

edinstven procesor i moàt da imaat i do iljadnici vlezovi ili izlezi. So

upotreba na posebni visokobrzinski seriski I/O linkovi, nose~kite polici

moàt da se rasporedat i podaleku od procesorot, so [to se namaluvaat

tro[ocite za oì~uvawe kaj golemite pogoni.


20

3.3.2. Komunikacija i korisni~ki interfejs na PLC

PLC moè da bide instaliran so opcii za interakcija so korisnikot

zaradi potrebi od konfigurirawe, dojava na izve[tai za izdadeni alarmi ili

za sekojdnevna kontrola i upravuvawe. Za taa cel se vgraduva t.n. interfejs

~ovek-ma[ina (HMI – Human-Machine Interface), poznat i pod nazivot

grafi~ki korisni~ki interfejs (GUI – Graphic User Interface).

Ednostavnite sistemi moàt da imaat samo kop~iwa i svetilki za

interakcija so korisnikot, no mo`no e i vgraduvawe na sofisticirani

korisni~ki interfejsi so tekst-displei ili grafi~ki ekrani ~uvstvitelni na

dopir (touch-screen).

{to se odnesuva so komunikacijata so nadvore[niot svet, PLC naj~esto

ima vgradeni komunikaciski porti so protokoli od tipot RS 232, RS 485,

Ethernet, Modbus, DF1, DeviceNet ili Profibus. Pove]eto sovremeni PLC moàt da

komuniciraat preku mreà i so drugi sistemi, kako na primer so PC koj

upravuva SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) sistem ili WEB

prebaruva~. PLC priklu~eni vo golem I/O sistem moàt da imaat t.n. Peer-to-Peer

(P2P) komunikacija pome\u procesorite. Ova ovozmoùva oddelni delovi od

eden kompleksen proces da imaat individualno upravuvawe istovremeno

ovozmoùvaj]i im na potsistemite me\usebno da se koordiniraat preku

komunikaciski linkovi, so [irok izbor na prenosni mediumi, vklu~itelno

koaksijalni i Ethernet vrski so brzini i do 100Mbit/s.

3.3.3. Sporedba na PLC so drugi mernoupravuva~ki sistemi

PLC najdobro se prilagodile vo sistemite od oblasta na avtomatizirani

procesni zada~i. Ova se tipi~no industriski proizvodstveni procesi kade

cenata na razvoj i odrùvawe na sistemite za avtomatizacija e relativno

visoka vo odnos na vkupnite tro[oci za avtomatizacija, i kade se o~ekuva

promena na sistemot vo tekot na negoviot operativen vek.

PLC se potpolno programabilni i imaat vlezni i izlezni sklopovi

kompatibilni so industriskite uredi za upravuvawe i vodewe procesi, [to gi

pravi ednostavni za vklopuvawe vo postojnite sistemi za upravuvawe.

Mo`nosta za proizvolno programirawe ovozmoùva lesna prenamena na ve]e

instalirani sistemi so PLC za druga cel. Ova drasti~no ja namaluva cenata na


21

~inewe na rekonstrukcijata na avtomatizacijata vo pogonot, i e daleku

poniska otkolku koga istiot sistem bi trebalo odnovo da se gradi.

Mo`nostite za primena na PLC se pokaàlo deka se prakti~no

bezgrani~ni; od vodewe kompleksni procesni upravuvawa kako [to se vo

hemiskata industrija, pa sè do visokobrzinski i precizni procesi i sistemi

kako [to e upravuvaweto na avionskite letovi.

PLC moàt da vklu~uvaat i logika za ciklus so analogno upravuvawe so

povratna vrska od samo edna promenliva, t.n. ,,proporcionalen, integriran,

izveden” i da se preobrazat vo PID (proportional, integrated, derived) kontroler.

PID ciklus bi moèl na primer da se koristi za upravuvawe na temperaturata

na eden proizvodstven proces.

Istoriski gledano, PLC bile sozdadeni za konfiguracii so samo

nekolku analogni upravuva~ki jamki. Me\utoa za procesi koi iziskuvaat

stotici iljadi jamki (me\usebno povrzani vlezni i izlezni podatoci i

parametri), neophodno e vgraduvawe na t.n. sistem so raspredeleno

upravuvawe (DCS – distributed control system). Sepak, kako [to PLC stanuvaat sè

pomo]ni, granicata pome\u DCS i PLC aplikaciite stanuva sè pomalku reska.

PLC imaat sli~na funkcionalnost kako i dale~inskite terminali

(RTU – Remote Terminal Units). Sepak, RTU obi~no ne poddrùva upravuva~ki

algoritmi ili upravuva~ki jamki, no kako [to hardverot stanuva sè pomo]en i

poevtin, RTU, PLC i DCS zabrzano po~nuvaat da se preklopuvaat vo

mo`nostite.

3.3.4. Digitalni i analogni signali

Razli~nite potrebi pri razvojot na PLC pridonesle za prilagoduvawe na

negovite vlezni i izlezni signali so najrazli~ni industriski standardi. Tuka

se sekako digitalnite signali koi se odnesuvaat kako binarni prekinuva~i so

On/Off polo`ba (1 ili 0 soodvetno), koi se ispra]aat vo oblik na strujni ili

naponski impulsi. Na primer, eden PLC moè da koristi 24 VDC I/O porti, pri

[to vrednostite nad 22 VDC pretstavuvaat vklu~ena (On) sostojba, a

vrednostite pod 2 VDC pretstavuvaat isklu~ena (Off) sostojba.

Analognite signali se kako upravuvawe so glasnosta, so opseg na

vrednosti pome\u nula i maksimumot od polnata skala. Od strana na PLC tie


22

vrednosti obi~no se interpretiraat kako celobrojni vrednosti, so razli~en

opseg na to~nost (preciznost) zavisno od vidot na uredot i od brojot na bitovi

memorija ostaveni na raspolagawe za smestuvawe na podatocite (PLC obi~no

imaat vgradeno 16 bitni procesori). Veli~inite kako [to se pritisok,

temperatura, protok, teìna i sli~ni se onie koi se pretstavuvaat preku

analogni signali.

Analognite signali moàt da bidat izrazeni preku napon ili struja so

magnituda proporcionalna na vrednosta na procesiraniot signal. Na primer,

analogen vlez od 4 - 20 mA ili 0 - 10 V ]e bide konvertiran vo diskretna

vrednost pome\u 0 – 32767. Ovde vredi da se napomene deka strujnite vlezovi se

pomalku ~uvstvitelni na pre~ki i [umovi (na primer od aparati za zavaruvawe

ili elektromotori) otkolku naponskite vlezovi.

3.3.5. Programirawe na PLC

Programite za PLC obi~no se pi[uvaat vo specijalni programski paketi

na PC, a potoa se prenesuvaat vo PLC preku direktni kabelski vrski ili preku

mreà. Programata se smestuva vo sopstvenata RAM memorija na PLC ili

nekoja druga neranliva flash memorija. êsto pati, edno PLC moè da se

programira da zamenuva i iljadnici relei!

slika 11 slika 12 Programirawe na PLC


23

Industrijata go vostanovila standardot IEC 61131-3, spored koj PLC

moàt da se programiraat koristej]i standardizirani programski jazici. Ova

se funkciski blokovi jazici za sozdavawe programi za rabota na RTU i PLC,

iako skoro site proizvoditeli isto taka nudat i soodvetni alternativni

programski paketi za razvojni aplikacii za svoite PLC.

Standardot IEC 61131-3 momentno definira pet programski jazici za

sistemi so programabilno upravuvawe: FBD (Function block diagram), LD (Ladder

diagram), ST (Structured text, sli~no na programskiot jazik Pascal), IL (Instruction

list, sli~no na asemblerskiot jazik) i SFC (Sequential function chart). Ovie

tehniki ja naglasuvaat logi~kata organizacija na programskite operacii.

Iako osnovnite koncepti na programiraweto na PLC se zaedni~ki za

site proizvoditeli, sepak razlikite vo I/O adresiraweto, organizacijata na

memorijata i instrukciskite kodovi zna~at deka PLC programite ne sekoga[ se

sovr[eno razmenlivi pome\u razli~ni proizvoditeli. U[te pove]e, duri i vo

proizvodnite grupi na isti proizvoditeli, razli~nite modeli moàt da ne

bidat direktno kompatibilni.

3.3.6. Proizvoditeli na PLC

Prakti~no i da ne postoi brend-firma od oblasta na elektronikata koja

vo svojata programa ne vklu~uva proizvodstvo na PLC. Nekoi od popoznatite

brendovi se Siemens, Allen-Bradley, IDEC, ABB, Mitsubishi, Omron, Honeywell,

Schneider Electric, Saia-Burgess Controls, General Electric i drugi.


24

3.4. Regulatori na vrvno optovaruvawe na mo]nost (VOM)

Sekoj elektri~en aparat ili ured e proektiran da raboti so odredena

elektri~na mo]nost. Vo industriski uslovi na rabota, elektri~nite uredi ne

se edinki koi rabotat nezavisno edni od drugi tuku se me\usebno povrzani vo

tehnolo[ki proces. Ova podrazbira deka istite treba vo daden vremenski

period istovremeno da bidat vklu~eni i zaedni~ki da obavuvaat odredeni

raboti povrzani so odnosniot tehnolo[ki proces. Vakvoto rabotewe

podrazbira deka istite tie elektri~ni uredi od elektri~nata mreà

istovremeno ]e pobaruvaat elektri~na struja koja ]e soodvetstvuva za

zadovoluvawe na nivnata mati~na elektri~na mo]nost. Zbirot na vkupnata

elektri~na mo]nost so koja pritoa site ednovremeno vklu~eni elektri~ni

uredi ja optovaruvaat elektri~nata mreà se narekuva vrvno optovaruvawe

na mo]nost (VOM). Vrvnoto optovaruvawe na mo]nost se meri so maksigraf.

slika 13 Nekolku tipovi regulatori na VOM od razli~ni proizvoditeli

So me\unaroden dogovor e prifateno deka VOM e vsu[nost

optovaruvawe na mo]nost vo opredelen vremenski interval, koj voobi~aeno e

pome\u 8 i 30 minuti. Naj~est vremenski interval prifaten vo pove]eto

dràvi e 15 minuti. Od strana na distributivnite elektrokompanii, mo]nosta


25

angaìrana od potro[uva~ite se presmetuva i naplatuva preku t.n. maksigraf

koj go snima najvisokoto optovaruvawe na aktivna mo]nost vo eden 15-minuten

interval vo tekot na period od eden mesec.

slika 14 Konkreten dneven dijagram na VOM prikaàn so 15-minutni intervali

Smetkite za potro[ena elektri~na energija koi gi dobivaat

stopanskite subjekti se podeleni na slednite tri stavki:

• potro[uva~ka na aktivna elektri~na energija (kWh);

• potro[uva~ka na reaktivna elektri~na energija (kVAr);

• vrvno angaìrano optovaruvawe na aktivna mo]nost.

Tradicionalno, potro[uva~ite gi koncentriraat svoite napori za

za[teda na potro[uva~kata na elektri~na energija na dva na~ini:

• namaluvawe na potro[uva~kata na aktivna energija;

• podobruvawe na faktorot na mo]nost (cos ϕ) na svojot elektri~en

sistem zaradi namaluvawe na potro[uva~kata na reaktivna energija.

No kako [to moè da se vidi pogore, postoi i tret faktor koj treba da

se zeme predvid za namaluvawe na smetkata za potro[ena elektri~na energija.

Toa e soodvetno upravuvawe (regulirawe) na potro[uva~kata na aktivna

energija, [to bi zna~elo prezemawe na slednite ~ekori:

• namaluvawe na dogovorenoto vrvno optovaruvawe na aktivna mo]nost;

• prilagoduvawe na raboteweto na firmata kon novoto ograni~uvawe na

potro[uva~kata na aktivna energija;

• izbegnuvawe na penalite zaradi pre~ekoruvawe na ograni~uvaweto na

dogovorenoto vrvno optovaruvawe na aktivna mo]nost.


26

Vo smetkite za potro[ena elektri~na energija, VOM obi~no e

esencijalen del na vkupnite mese~ni tro[oci za energija. Zaradi ova,

potrebno e da se prezemat merki so koi ovie tro[oci bi se namalile, a

re[enieto treba da se bara vo pravec deka treba da se namali vrvnoto

optovaruvawe na mo]nost no pritoa da ne se zagrozi tehnolo[kiot proces.

3.4.1. Re[enie za regulirawe na VOM

Celta na upravuvaweto (reguliraweto) na vrvnoto optovaruvawe e da ne

se nadmine dogovoreniot limit na vrvno angaìrana aktivna mo]nost. Eden

moèn na~in ova da se postigne e da se isklu~at nekriti~nite optovaruvawa,

ili vklu~uvaweto na istite da se odloì na odredeno vreme. Sleduva deka ako

go pomestime vklu~uvaweto na nekoe pogolemo individualno elektri~no

optovaruvawe za nekoe odredeno vreme, VOM moè bitno da opadne. Tuka od

su[tinsko zna~ewe e idejata deka pomestuvaweto na vklu~uvaweto na ova

individualno elektri~no optovaruvawe nema voop[to da go zagrozi

tehnolo[kiot proces.

slika 15 Dijagram na optovaruvawe pred i posle instalirawe na regulator na VOM

Izborot na va`nosta na elektri~nite potro[uva~i ~ie vklu~uvawe

moè da se pomesti, se pravi so selekcija na elektri~nite potro[uva~i spored

prioritet na zna~ewe za sekoj tehnolo[ki proces individualno. So toa, vo

pogonot prioritet se dava na su[tinski va`nite (primarni) elektri~ni

potro[uva~i, dodeka vklu~uvaweto na ostanatite elektri~ni potro[uva~i

(sekundarni) se vr[i spored odnapred zadaden prioritet.

So primena na regulacija na VOM moè da se za[tedi i do 30% od

mese~nata smetka za elektri~na energija pa zatoa uredite za regulacija na

vrvnoto optovaruvawe na mo]nost mnogu brzo se isplatuvaat.


27

slika 16 Golemina na vrvnoto optovaruvawe pred instalirawe na regulator na VOM

slika 17 Golemina na vrvnoto optovaruvawe posle instalirawe na regulator na VOM

3.4.2. Uredi za regulirawe na VOM

Uredite za regulirawe na VOM se bazirani na upotreba na strujni

ograni~uva~i ili sofisticirani PLC uredi, koi pretstavuvaat sistemi

nezavisni od ~ove~ko upravuvawe. Vakvite sistemi kontinuirano ja odrùvaat

vrvnata angaìrana mo]nost na pogonot vo podesenite limiti.

Su[tinata na site uredi za regulacija na VOM e vgradeniot

,,inteligenten“ softver ~ija rabota opfa]a sofisticirani analizi na

optovaruvaweto na mo]nost.


28

Principot na rabota se bazira na merewe na momentalnata mo]nost

preku dobienite impulsi od elektronskoto broilo koe ja meri

potro[uva~kata na elektri~na energija, i avtomatsko presmetuvawe i

odreduvawe dali i koga angaìranata mo]nost ]e go nadmine limitot postaven

od distributivnata kompanija. Preku ovie analizi regulatorot na VOM vr[i

isklu~uvawe i povtorno vklu~uvawe na nekriti~nite tovari, so pomo[ na

relei vgradeni vo samiot regulator.

3.4.3. Modularnost i rabota vo mreà

Mo`nosta za modularnost i rabota vo mreà na pove]e regulatori na

VOM drasti~no ja zgolemuva nivnata primenlivost. Sovremenite regulatori

na VOM moàt istovremeno da upravuvaat pome\u 4 - 128 tovari (modularno)

ili prakti~no neograni~eno mnogu pove]e dokolku se povrzani vo mreà.

U[te pove]e, postojano moàt da se dodavaat novi tovari kaj sekoj od

instaliranite moduli odnosno regulatori vo bilo koja to~ka od mreàta.

slika 18 Regulatori na VOM povrzani vo mreà

3.4.4. Prednosti na uredite za regulirawe na VOM

Kone~no, lesno se izveduva zaklu~ok deka upotrebata na uredite za

regulirawe na VOM ima golem broj prednosti me\u koi pozna~ajni se:

• optimalna iskoristenost na raspoloìvata energija;

• niska cena - brz povrat na investicijata;

• ednostavna procedura za instalirawe i nagoduvawe;

• golema za[teda na elektri~na energija i finansiski sredstva;

• optimizacija na proizvodstveniot proces; i drugi.


29

4. Mikroprocesorski bazirani elektronski broila (MBEB)

4.1. Op[to - vidovi MBEB za elektri~na energija

Elektri~nata energija e edna od najva`nite dobra potrebni da se

odrùva ìvotot i industrijata. Potrebite za elektri~na energija se vo

postojan porast vo celiot svet, pa zatoa potro[uva~ite, kako vo doma]instvata

taka i vo industrijata, se osobeno zainteresirani za merewe na sopstvenata

potro[uva~ka na elektri~na energija. Od ovie pri~ini pravilnoto i to~no

merewe na elektri~nata energija stanuva sè pova`no i posu[tinsko.

Uredite so ~ija pomo[ se vr[i merewe na proizvedenata, prenesenata

ili potro[enata elektri~na energija se narekuvaat broila.

Kako [to industrijata za merewe energija sè pomasovno se prefrluva od

starite elektromehani~ki broila kon novite poprecizni elektronski broila,

proektantite na energetski sistemi imaat mo`nost da gi implementiraat

novite osobini koi gi pruàat elektronskite broila, a koi prethodno ne bea

mo`ni. Dene[nite energetski kompanii pobaruvaat pove]e informacii od

broilata vo doma]instvata, kade [to mereweto obi~no e ograni~eno vo

kilovat~asovna potro[uva~ka. Novite mo`nosti na broilata, kako [to se

mereweto reaktivna energija, pove]etarifnoto merewe i monitoring na

kvalitetot na energijata se dobrodojdeni za podobruvawe na proizvodstvoto na

elektri~na energija, uslugite kon potro[uva~ite i naplatata.

U[te edna va`na karakteristika za elektronskite broila e t.n.

avtomatsko ot~ituvawe na broilata (AMR – Automated Meter Reading). Toa gi

pravi elektronskite broila mo`ni za dale~insko ot~ituvawe od strana na

distributivnite kompanii, za [to ]e stane pove]e zbor podolu vo tekstot.

Voop[teno kaàno, broiloto za elektri~na energija e instrument koj ja

meri i registrira kontinuiranata potro[uva~ka na elektri~na energija na

potro[uva~ite. Broilata tipi~no se sostojat od dva dela: pretvora~ koja ja

pretvora mo]nosta vo elektri~en signal; i broja~ koj ja integrira i prikaùva

vrednosta na vkupnata elektri~na energija koja pominala niz broiloto.

Zavisno od kategorijata na potro[uva~ite, postojat razli~ni potrebi

koi broilata treba da gi zadovolat, pa zatoa i se proizveduvaat mnogu razli~ni

tipovi broila. Vo tabela 1 se priloèni voobi~aenite tipovi broila zavisno

od kategorijata na pazarot za koj se nameneti.


30

Tabela 1. Tipovi broila zavisno od kategorijata na pazarot za koj se nameneti Kategorija na potro[uva~i

Tip na instalirano broilo

Voobi~aen meren opseg

Optovaruvawe

Doma]instva

Ednofazni 10 A do 40 A do 5kW 20 A do 60 A 6 kW do 10 kW

Trifazni 3 x (30 A do 60 A) 11 kW do 15 kW Priklu~ok preku

struen transformator 3 x (100/5 A) nad 15 kW do 50 kW 3 x (200/5 A) nad 50 kW do 100 kW

Komercijalen sektor

Ednofazni 10 A do 40 A do 5kW 20 A do 60 A 6 kW do 10 kW

Trifazni 3 x (30 A do 60 A) 11 kW do 15 kW Priklu~ok preku

struen transformator 3 x (100/5 A) nad 15 kW do 50 kW 3 x (200/5 A) nad 50 kW do 100 kW

Mali industriski potro[uva~i

Ednofazni 20 A do 60 A do 10 kW Priklu~ok preku

struen transformator 3 x (100/5 A) 11 kW do 50 kW 3 x (200/5 A) nad 50 kW do 100 kW

Golemi potro[uva~i Trivektorsko broilo 3 x (200/5 A) nad 100 kW 3 x (300/5 A)

Iako tradicionalnite mehani~ki broila sè u[te se koristat, tie sè

pove]e se zamenuvaat so novi broila od elektronski tip so vgraden

mikroprocesor, t.n. mikroprocesorski bazirani elektronski broila - MBEB.

Kaj niv ot~ituvaweto na potro[uva~kata na elektri~na energija se vr[i so

pomo[ na integriran mikrokompjuter, koj moè istovremeno i da skladira

golema koli~ina podatoci koi se odnesuvaat na mereweto, no i da gi aranìra

vo oblik upotrebliv za operatorot.

Potrebata za pogolema preciznost i kompleksnost na mereweto dovelo

do razvoj na razli~ni tipovi elektronski broila koi lesno moàt da

izveduvaat razli~ni matemati~ki operacii preku vgradenite elektronski

kola. Eliminacijata na mehani~kite delovi ovozmoìla da se zgolemi

ìvotniot vek i da se podobri doverlivosta. So vgraduvaweto na strujnite

senzori zgolemena e preciznosta na mereweto, a osobeno vaèn napredok e

postignat vo pro[iruvaweto na temperaturniot i strujniot opseg na merewe.

Kako rezultat na razli~nata potro[uva~ka vo tekot na denot i no]ta,

distributivnite kompanii voveduvaat razli~ni cenovni tarifi za

potro[enata elektri~na energija vo razli~ni periodi od denot. Generalno,

ova e taka bidej]i vo tekot na no]nite ~asovi se javuva vi[ok od proizvedena

energija pa istata se naplatuva po t.n. niska tarifa, a dewe pobaruva~kata na

energija e pogolema pa istata se naplatuva po t.n. visoka tarifa.


31

Denes site proizvedeni elektronski broila ovozmoùvaat merewe i

registracija na potro[uva~kata na elektri~na energija po razli~ni tarifi,

pa zaradi toa se narekuvaat pove]etarifni broila. Nekoi pove]etarifni

broila moàt da bidat parametrirani duri i da ja presmetuvaat

potro[uva~kata na elektri~na energija i vo 16 razli~ni tarifi vo tekot na

denot ili sedmicata. Toa se glavno t.n. industriski broila, koi osven

potro[enata energija moàt da merat i registriraat i golem broj drugi

golemini (aktivna, reaktivna i prividna mo]nost i energija, vrvno postignato

optovaruvawe, vrednosti na naponite i struite po faza, faktor na mo]nost ...).

Pove]etarifnite broila koi registriraat potro[uva~ka na

elektri~na energija samo vo dve tarifi, glavno se nameneti za doma[na

upotreba. Toa se t.n. broila za doma]instva. Prefrluvaweto na tarifite se

odviva avtomatski, preku vgradeniot sistemski ~asovnik vo broiloto, po

odnapred parametrirana tarifna [ema koja e definirana so Zakon za sekoja

dràva posebno. Vo Republika Makedonija oficijalnata tarifna [ema koja se

koristi za malite potro[uva~i (doma]instvata) e dadena vo tabela 2.

Tabela 2. Tarifna [ema za doma]instvata vo Republika Makedonija

Tarifa Period od denot

Visoka tarifa 07 - 22 ~.

Niska tarifa 22 - 07 ~.

Naplatata na potro[enata elektri~na energija, distributivnite

kompanii obi~no ja pravat na krajot od sekoj mesec koga istata i se ot~ituva.

Vo nekoi dràvi se instaliraat elektronski broila koi moàt avtomatski da

gi isklu~at potro[uva~ite od elektri~nata mreà dokolku se nadmine nekoe

predzadadeno koli~estvo potro[ena elektri~na energija. Toa se t.n. broila so

pretplata koi se montiraat kaj potro[uva~i za koi distributivnata

kompanija ima ubeduvawe deka istite moè da ne ja pla]aat smetkata za

potro[ena energija. Ova bara od potro[uva~ot odnapred da izvr[i pla]awe na

odredeno koli~estvo elektri~na energija kaj distributivnata kompanija, po

[to istata mu izdava pretplatni~ka karti~ka [to se ufrluva vo broiloto i

istoto go aktivira odnosno ovozmoùva pristap kon elektri~nata mreà.


32

Postoi edna grupa broila koi se poznati pod nazivot pametni broila.

Tie nudat dopolnitelna funcionalnost koja vklu~uva ot~ituvawa vo realno

vreme, dojava vo slu~aj na isklu~uvawe na napojuvaweto, monitoring na

kvalitetot na elektri~nata energija i drugo. Ponaprednite broila od ovoj tip

ovozmoùvaat i nadgleduvawe na tipot na tovarot kaj potro[uva~ite. So toa se

odreduva brojot i vidot na elektri~nite potro[uva~i vo domot, kolku energija

tro[i sekoj od niv i koga. Vakvite broila se koristat od distributivnite

kompanii zaradi istraùvawe na na~inot na koristewe na energijata. Toa ja

eliminira potrebata od koristewe tajmeri kaj site doma]inski aparati za da

se utvrdi koj od niv kolku energija tro[i vo tekot na koj period.

Kaj site dosega spomenati broila se podrazbira[e deka energijata koja

ja tro[at potro[uva~ite protekuva ednonaso~no niz broiloto - od

distributivnata mreà, kon potro[uva~ot, pa zatoa i registriraweto na

potro[enata energija odi samo vo edna nasoka. Takvi se najgolemiot broj

proizvedeni broila i istite se narekuvaat ednonaso~ni broila. No ve]e

nekolku decenii nanazad, nekoi potro[uva~i instaliraat i sopstvena

generatorska oprema za proizvodstvo na elektri~na energija, od ekonomski,

ekolo[ki ili drugi pri~ini. Toa se glavno obnovlivi izvori na elektri~na

energija kako [to se veterni turbini, fotovoltai~ni ]elii, gasni ili parni

turbini i sli~no. Koga potro[uva~ot proizveduva pove]e elektri~na energija

otkolku [to mu e potrebno za sopstvena potro[uva~ka, vi[okot moè da go

ispora~a nazad vo elektri~nata mreà. Vakvite potro[uva~i voobi~aeno

moraat da imaat specijalna oprema i bezbednosni uredi koi ]e ja [titat

distributivnata mreà (no i samiot korisnik) vo slu~aj na strujni gre[ki

(elektri~ni kusi vrski).

Ovaa ispora~ana elektri~na energija od strana na potro[uva~ite kon

distributivnata mreà, moè da bide izmerena na primer so obratno broewe

na broiloto (vo najednostaven slu~aj) vo periodite na povrat na energija. So

toa ]e se namali zapi[anata potro[uva~ka na energija kaj potro[uva~ot vo

tekot na odnosniot mesec za vrednost na vratenata energija. Ova zna~i deka na

potro[uva~ot mu se pla]a za isporakata na energija vo mreàta, po ista cena

kako i za potro[enata energija.


33

Osven vo slu~aite koga broiloto moè da ima povratna ko~nica,

standardnite broila to~no ]e go registriraat protokot na energija vo obete

nasoki, preku ednostavno broewe nanazad vo momentite koga se vr[i povrat na

energija od potro[uva~ot kon elektri~nata mreà. Vo nekoi dràvi ovoj tip

broila pove]e ne se dozvoleni (na primer vo V. Britanija), no namesto niv

smeat da se instaliraat novi tipovi MBEB koi imaat mo`nost za odvoeno

merewe na potro[enata i vratenata energija. Toa se t.n. dvonaso~ni broila.

Razli~ni distributivni kompanii nudat razli~ni ceni za vratenata

energija, no naj~esto ovie ceni se regulirani so posebni pravilnici

proizlezeni od Zakonite za energetika vo mati~nata dràva.

4.2. Opis na MBEB

Sekoe broilo se sostoi od nekolku

osnovni delovi: ku]i[te, diplej, tasteri za

komunikacija i parametrirawe, priklu~nici i

poklopec za pristap kon priklu~nicite.

Ku]i[tata se sekoga[ ergonomski

oblikuvani so izvedeni elementi za

pricvrstuvawe na monta`noto mesto. Tie

naj~esto se izlevaat od samogasiv UV

stabiliziran polikarbonat koj moè da se

reciklira. Ku]i[teto ovozmoùva dvojna

izolacija i soodveten stepen za za[tita od

prodor na voda i pra[ina spored IEC 60529.

Tasterite za kominikacija i parametrirawe na broiloto se nao\aat na

predniot panel. Zavisno od namenata na broiloto, moè da bidat vgradeni eden

ili pove]e tasteri, od koi barem eden sekoga[ e plombiran i do nego imaat

pristap samo ovlasteni lica na distributivnata kompanija. Drugite tasteri

sluàt za ra~no povikuvawe na nekoi od funkciite na broiloto. Toa se

naj~esto funkcii za ot~ituvawe na nekoi od registrite vo broiloto vo koi se

zapi[ani podatoci za tekovniot datum i vreme, potro[enata energija po

tarifi, fazni naponi i drugi. Zaradi razlikuvawe, tasterite naj~esto se

izveduvaat vo razli~ni boi.

slika 19


34

Priklu~nicata sluì za fizi~ko

povrzuvawe na broiloto so strujnite i

naponskite granki vo sistemot za merewe,

kako i za povrzuvawe na komunikaciskite

porti na broiloto so nadvore[nosta.

Stegalkite se izrabotuvaat od

kvalitetno pocinkuvano èlezo, so otvor

so pre~nik 9,5mm, [to ovozmoùva

priklu~ok na sekakov oblik priklu~ni vodovi od bakar ili aluminium so

presek do 35mm2

Poklopecot moè da bide vo razli~na izvedba (kus ili dolg) vo

zavisnost od brojot na priklu~ni stegalki, postoeweto na nadvore[ni

kontaktori za vklu~uvawe i isklu~uvawe i sli~no. Na negovata vnatre[na

strana redovno se nao\a zalepena elektri~nata [ema za povrzuvawe na

broiloto kon elektri~nata mreà. Poklopecot se pricvrstuva na broiloto so

nekolku plombirani zavrtki, za da se spre~i eventualen pristap i

malverzacija od strana na neovlasteni lica.

. Za pazarite vo tropskite krai[ta, priklu~nicite se

izveduvaat od masiven mesing so ponikluvana zavr[nica za da se spre~i

korodiraweto na istite zaradi agresivnosta na solta od atmosferskite

isparuvawa. Na barawe na nara~atelot, moàt da bidat vgradeni i priklu~ni

stegalki za pomo[no napojuvawe na broiloto, kako i detektor na otvorawe na

poklopecot za pristap kon priklu~nicite.

Dimenziite na broilata

zavisat od nivnata namena no i od

specifi~nosta na izvedbata od

strana na proizvoditelot. Naj~esto

se toa nekolku standardizirani

golemi, koi se definirani spored

DIN 43857 standardot.

Na slika 21 e pretstaveno

broiloto Iskra MT 831 i negovite

specifi~ni dimenzii.

slika 20

slika 21


35

4.3. Blok-[ema i princip na rabota na MBEB

Na slika 22 e prikaàn najosnovniot sistemski dijagram na edno

sovremeno mikroprocesorski bazirano elektronsko broilo.

Na slikata 23 e daden podetalen blok-dijagram na broilo od istiot tip.

slika 22 Sistemski dijagram na sovremeno MBEB

slika 23 Detalen blok-dijagram na sovremeno MBEB


36

Na detalniot blok-dijagram (slika 23) moè da se zabeleì deka

sovremenite MBEB se sostojat od slednite sostavni blokovi:

1. tri merni sistemi (na barawe na klientot moè da se vgradi i ~etvrt

meren sistem za nultiot sprovodnik);

2. stepen za napojuvawe od prekinuva~ki tip (na barawe na klientot moè da

se vgradi i priklu~ok za izvor na nadvore[no napojuvawe);

3. mikroprocesor so trajna FLASH, SRAM ili FRAM memorija;

4. vnatre[en ~asovnik na realno vreme (RTC – Real Time Clock);

5. displej spored VDEW preporakite;

6. porta so transformator za pomo[no napojuvawe;

7. opti~ka porta za komunikacija;

8. CS, RS 232 i RS 485 porti za komunikacija;

9. impulsen izlez;

10. upravuva~ki izlezi i vlezovi;

11. komunikaciski vlezno-izlezen modul;

12. dve svetle~ki diodi (LED) za impulsna signalizacija na merenata aktivna

i reaktivna energija;

13. tasteri za povik, resetirawe i parametrirawe;

14. detektori na otvoraweto na poklopecot i priklu~nicata;

15. izlez za upravuvawe na potro[uva~kata (limitator).

Site navedeni blokovi se vsu[nost elektronski kola koi se

pridruèni kola kon mikroprocesorot na broiloto i so negovo upravuvawe gi

izvr[uvaat funkciite za koi se nameneti. Vo sovremenite broila pove]eto od

ovie kola se implementiraat vo samiot mikroprocesor, kako [to se

~asovnikot za realno vreme (RTC – Real Time Clock), upravuva~ot na displejot

(LCD controller), temperaturnite setila, memorijata, analogno-digitalnite

pretvoruva~i (A/D converters) i drugi. So toa se namaluva brojot na vgradeni

komponenti vo broiloto, negovite dimenzii i kone~no negovata krajna cena.


37

Principot na rabota na MBEB e mo[ne ednostaven. Imeno, poa\aj]i od

izrazot za potro[ena elektri~na energija (3) koj glasi:

∫=t

dttpA0

)( ................................................... (3)

mereweto na elektri~nata energija se sveduva na integrirawe na izmerenata

mo]nost na potro[uva~ot P(t) vo vremeto (t) za koe toj se napojuva od

elektri~nata mreà. Bidej]i mo]nosta P(t) e vsu[nost proizvod na naponot na

potro[uva~ot u(t) i strujata [to protekuva niz nego i(t), najprvo ovie

parametri se mnoàt po obrabotkata vo merniot sistem, pa potoa se vr[i

nivno integrirawe vo vremeto (t) spored izrazot (4):

∫ ⋅=t

dttituA0

)()( ................................................... (4)

Elektronskite broila so soodvetni elektronski kola ovozmoùvaat

mnoèwe i integrirawe na signalite proporcionalni so naponot i strujata na

potro[uva~ot, a potoa rezultatot go konvertiraat vo impulsi so koi se

aktivira broja~ na edine~ni vrednosti na elektri~nata energija.

slika 24 Blok-dijagram na procedurata na merewe kaj MBEB

Vleznite kola vo MBEB se vsu[nost preobrazuva~i na momentnata

vrednost na naponot na potro[uva~ot u(t) vo proporcionalen napon so

momentna vrednost u1(u) i preobrazuva~ na momentnata vrednost na strujata

niz potro[uva~ot i(t) vo proporcionalen napon so momentna vrednost u2

Izleznite signali u

(i).

1(u) i u2(i) od vleznite preobrazuva~i se naponi koi

se reprezenti na naponot i strujata na potro[uva~ot i tie se vlezni signali vo

blokot za mnoèwe.


38

Strukturata na blokot za mnoèwe moè da bide razli~na, kako vo

tehnolo[ki pogled taka i vo funkcionalen. Naj~esto se primenuva mnoà~ so

impulsno [iro~inska modulacija koj se odlikuva so visoka to~nost i raboti vo

[iroko frekventno podra~je (potrebno zaradi vi[i harmonici vo mreàta).

Na izlezot od impulsniot mnoà~ (multiplikator) se dobivaat impulsi

so plo[tina proporcionalna na proizvodot u1(u)·u2(i). Impulsite od

mnoà~ot se vodat vo integrator na ~ij [to izlez se dobiva napon so vrednost

proporcionalna so mo]nosta na potro[uva~ot P. Izlezniot signal od

integratorot se nosi vo preobrazuva~ot od napon vo frekvencija (u/f) t.n.

naponski-kontroliran oscilator ili VCO (VCO - Voltage Controlled Oscillator).

Na izlezot od VCO se dobivaat impulsi ~ija [to frekvencija e

proporcionalna so negoviot vlezen napon, odnosno so mo]nosta P, pa brojot na

ovie impulsi vo intervalot t2-t1

Istoto principsko re[enie se koristi i kaj MBEB za merewe

elektri~na energija vo trifazni mreì. Jasno e deka vo vakov slu~aj potrebni

se tri mnoà~i (M), za sekoja faza po eden, so soodvetni vlezni preobrazuva~i

od napon vo napon i od struja vo napon.

e proporcionalen so energijata A pretstavena

preku izrazot (3). Brojot na impulsi naj~esto se namaluva so pomo[ na delitel

na frekvencija ~ij izlez e signal koj go pogonuva broja~ot. Broja~ot go

pogonuva displejot na broiloto na koj se pokaùva rezultatot od mereweto na

energijata, iskalibrirano direktno vo kWh.

Na slika 25 dadena e principielna blok-struktura na edno trifazno

MBEB. Izlezite od trite multiplikatori se vodat na vlez od zasiluva~ot (A)

koj so otpornicite R i RP i kapacitetot C gradi sklop koj gi sobira vleznite

signali. Na izlezot od ovoj zasiluva~ se dobiva ednonaso~en napon

proporcionalen so mo]nosta P. Ovoj napon e vlez vo preobrazuva~ot od napon

vo frekvencija U/f. Na izlezot od ovoj preobrazuva~ se dobivaat impulsi so

frekvencija proporcionalna so naponot, koj pak e proporcionalen so

mo]nosta na potro[uva~ot. Izvodot od sklopot za konverzija U/f ozna~en so CP

(Control Point) e kontrolna merna to~ka vo koja se meri frekvencijata pri

kalibracija na broiloto. Izvodot ozna~en so RC (Remote Control) e izlez za

dale~insko merewe. Izlezot od ovoj konvertor se vodi vo delitel na

frekvencija f/n na ~ij [to izlez se dobivaat impulsi koi se brojat vo broja~ite


39

na impulsi B1 odnosno B2

,

zavisno od nasokata na

energijata koja broiloto ja meri.

Sklopot DSE e detektor na

nasoka na merenata energija. Toj

vrz osnova na predznakot na

ednonaso~niot napon koj se

dobiva na negoviot vlez vklu~uva

soodveten broja~. Na displeite

od broja~ite se ot~ituva

izmerenata energija. Naj~esto

stanuva zbor za eden displej koj

cikli~no go menuva

prikaùvaweto na izmerenite

energii po vid i tarifi.

Na slika 26 e prikaàna

elektri~na [ema na MBEB

izvedeno so mikrokontroler od

tipot MSP430C32x, proizvod na

Texas Instruments (TI), dizajniran

za broila. Vo ova re[enie se

koristi RSP principot (Reduced

Scan Principle). Toa podrazbira

merewe na strujata i naponot vo

to~ni vremenski intervali i

mnoèwe na ovie naponski i

strujni primeroci. Rezultatite

od mnoèweto na primerocite se

sobiraat, a zbirot ja pretstavuva

konsumiranata energija (Ws, kWh).

slika 25 Blok-struktura na trifazno MBEB

slika 26 Elektri~na [ema na MBEB


40

Za razlika od klasi~nite metodi kade [to naponot i strujata se merat vo isto i

to~no odredeno vreme, RSP metodata se odlikuva po toa [to naponskite i

strujnite primeroci se merat naizmeni~no.

Imeno, sekoj primerok se upotrebuva dvojno; edna[ se mnoì so

vrednosta izmerena pred i edna[ so vrednosta izmerena potoa (slika 27). Za

ponatamu da se reduciraat potrebnite mnoèwa, ovie dve mnoèwa se

reduciraat na edno, koristej]i go zbirot na dvata naponski primeroci.

Ponatamu prodolùva povtoruvaweto na mernata sekvenca. Sekoe vtoro

merewe se meri istata vlezna vrednost (napon ili struja).

slika 27 Grafi~ki prikaz na RSP metodata za ednofazno broilo

Oznakite na slikata 27 go imaat slednoto zna~ewe:

• α - fazno pomestuvawe me\u primerocite [rad];

• 1/ARR - vremenska distanca pome\u dve ADC-konverzii [s];

• POVTORLIVO VREME - dolìna na merniot ciklus [s].

Merenata energija za ednofazna mreà iznesuva:

∑∞=

=+− ∆⋅+⋅⋅=

t

tnnn tuuiA

011 )(5,0 ...................................... (5)

Vo posledniot izraz oznakite go imaat slednoto zna~ewe:

• A - akumulirana energija [Ws];

• in - struen primerok vo vreme (tn

• u

) [A];

n-1 - naponski primerok vo vreme (tn-1) [V];


41

• un+1 - naponski primerok vo vreme (tn+1

• u

) [V];

n

• i

=U·sin ωt - naponski primerok vo vreme (t);

n

• u

=I·sin (ωt + ϕ) - struen primerok vo vreme (t);

n-1

• u

=U·sin (ωt - α) - naponski primerok vo vreme (t - ∆t);

n+1

• α - agol pome\u struen i naponski primerok (α = ω·∆t = 2πf·∆t) [rad];

=U·sin (ωt + α) - naponski primerok vo vreme (t + ∆t);

• ∆t - vreme pome\u struen i naponski primerok;

• ϕ - fazen agol pome\u naponot i strujata [rad].

slika 28 Grafi~ki prikaz na RSP metodata za trifazno broilo

4.4. Meren sistem (vlezni preobrazuva~i) kaj MBEB

Vo praksa se primenuvaat razli~ni vidovi vlezni preobrazuva~i, kako

na primer naponski i strujni transformatori, otporni~ki preobrazuva~i,

[antovi, holotroni, Rogovski (Rogowski) kalemi i drugi. Postoeweto na vaka

[irokiot spektar vlezni preobrazuva~i e od pri~ina [to tie se srceto na

sekoe MBEB, pa izborot na vistinskiot tip zna~i konkurentnost vo razli~ni

oblasti (cena, klasa na to~nost, performansi, funkcionalnost itn). Izborot

na tipot na merniot preobrazuva~ vlijae na site ovie oblasti, a vo nekoi od

niv e i odlu~uva~ki faktor.

Merniot sistem ja meri momentalnata mo]nost. Ostatokot od broiloto

ja integrira izmerenata mo]nost vo tekot na vremeto i ja presmetuva

potro[enata energija (kWh) povle~ena od mreàta. Ovaa informacija se


42

prosleduva kon displejot kade istata se prikaùva. Od ovde proizleguva deka

merniot sistem ja diktira sèvkupnata to~nost na mereweto na broiloto.

Zaradi toa merniot sistem podleì na soodvetni merni regulativi za

naplatno merewe koi ja specificiraat negovata to~nost vo [irok opseg na

uslovi vo okolinata, vo prisustvo na signali koi predizvikuvaat pre~ki i vo

dolg vremenski period na rabota. Soglasno na IEC normite, broilata se gradat

so klasa na to~nost 1 ili 0.5S i za merewe vo site ~etiri kvadranti.

4.4.1. Meren sistem so otporni~ki preobrazuva~i ([antovi)

{antot e otpornik so mala otpornost, niz koj protekuva primarnata

struja. Toa sozdava mal pad na napon vrz nego (tipi~no okolu 60mV) koj moè da

se izmeri. Me\utoa protokot na strujata niz [antot sozdava toplina

proporcionalna na nejziniot kvadrat, pa osloboduvaweto na toplinata vo

malo i neventilirano ku]i[te moè da pretstavuva golem problem, osobeno

kaj golemostrujni instalacii.

Samozagrevaweto moè isto taka da ja promeni i vrednosta na otporot

na [antot, ili da vlijae na to~nosta na broiloto preku zagrevawe na mernoto

kolo vo istoto. Ako strujata e mnogu golema (na primer kako rezultat na kusa

vrska kaj potro[uva~ot) toga[ [antot moè tolku mnogu da se pregree [to

moè trajno da ja promeni negovata kalibrirana to~nost, ili vo kraen slu~aj

moè duri i da se istopi.

Ova pokaùva deka

dinami~kiot opseg na

[antot e relativno tesen vo

granicite pome\u maksimal-

nata struja [to moè da ja

izmeri pred da nastapi

toplinskiot efekt i

najmalata struja koja so

istiot moè da se

registrira, nad elektri~-

niot [um vo naponskoto

merno kolo. Nominalni standardni vrednosti na [antot za broila e struja 40A

slika 29 Meren sistem so otporni~ki preobrazuva~i


43

i napon 60mV. Se izrabotuvaat od manganin so strujni priklu~oci od tvrd

bakar. Zanemaruvaj]i ja parazitnata kapacitivnost, ekvivalentnata [ema na

[antot moè da se pretstavi so seriska vrska na otpornik i induktivitet.

Ako se zeme vo predvid grani~nata frekvencija na mo`nite harmoni~ni

izobli~uvawa na branoviot oblik na strujata koja se meri, potrebno e da se

utvrdi zgolemuvaweto na omskata otpornost na [antot vo odnos na negovata

otpornost pri ednonaso~na struja poradi skin efektot.

Re[enijata za broilata se pravat so soodvetno razmestuvawe na

poedinite delovi na sprovodnikot na [antot so [to se vr[i parcijalno

kompenzirawe na negovata induktivnost i na me\uinduktivnosta na negovite

potencijalni terminali, taka [to grani~nata frekvencija na mo`nite

harmoniski izobli~uvawa na merenata struja moè da se zgolemi i do 20 kHz.

Najgolemata prednost na [antovite e taa [to se tie evtini vo odnos na

nivoto na performansite [to moàt da gi ispolnat, osobeno vo

niskostrujnite sistemi. U[te pove]e, tie se imuni na DC magnetni poliwa

[to zna~i deka se imuni i na odredeni tehniki na malverzacii.

4.4.2. Meren sistem so merni transformatori

Za razlika od naponskite transfor-

matori, strujnite transformatori go odrùvaat

naponot konstanten no ja menuvaat strujata

zavisno od odnosot na brojot na navivki vo

nivnata primarna i sekundarna namotka. So

vmetnuvawe mala (optovaruva~ka) otpornost

paralelno na sekundarnoto kolo, sekundarnata

struja moè da se konvertira vo soodveten napon

prigoden za A/D konverzija. Na toj na~in

primarnata struja moè da se presmeta

poznavaj]i go odnosot na navivkite i goleminata na optovaruva~kata

otpornost. Vo praksa, strujnite transformatori vo MBEB se izveduvaat kako

toroidni sekundari, dodeka pak primarot e vsu[nost sprovodnikot niz koj

te~e merenata struja i ednostavno pominuva niz sredi[niot otvor na toroidot.

slika 30 Meren sistem so merni

transformatori


44

Strujnite transformatori se primaren meren sistem kaj

visokostrujnite i pove]efaznite merewa bidej]i ovozmoùvaat izoliranost,

proizveduvaat dobri naponski nivoa i imaat visok dinami~ki opseg. Sepak,

slabost im e [to imaat jadro od permeabilni materijali i se relativno skapi

za visokostrujna primena. Postoeweto na optovaruva~kata otpornost moè

isto taka da im bide slabost. Imeno, dobro obu~en malverzator moè da ja

[antira ovaa otpornost so drug otpornik, pa broiloto bi ot~ituvalo pomala

potro[uva~ka. U[te pove]e, dokolku eventualno bi se ostavilo otvoreno kolo

kaj otpornikot, strujniot transformator ]e sozdade visok izlezen napon koj

moè da ja o[teti ili uni[ti ~uvstvitelnata elektronika vo broiloto.

4.4.3. Meren sistem so Hall-ov senzor

Hall-oviot efekt se karakterizira so toa [to na kraevite na eden

polusprovodni~ki kristal postaven vo magnetnoto pole na sprovodnik niz koj

protekuva elektri~na struja, se inducira elektri~en napon. Efektot e mo[ne

primenliv vo mernite metodi kade [to e potrebno da se merat nivoa na

elektromagnetno pole. Vo praktika, Hall-ovite senzori se izrabotuvaat kako

poluprovodni~ki elementi kaj koi se dobivaat visoki izlezni signalni nivoa.

Za prakti~na izvedba na meren sistem za MBEB, Hall-oviot senzor se

postavuva vo mal procep vo skoro celosno zatvoreno magnetno jadro.

Primarniot sprovodnik pominuva niz otvorot na jadroto, pa strujata koja

protekuva niz nego sozdava naizmeni~no magnetno pole koe minuvaj]i niz

magnetnoto jadro se koncentrira i niz Hall-oviot senzor. Niz Hall-oviot senzor

istovremeno se propu[ta i mala struja, taka [to naizmeni~noto magnetno

pole sozdava naizmeni~en napon na kraevite na Hall-oviot senzor.

Prednost na vakvoto re[enie e [to izlezniot signal e proporcionalen

so proizvodot od strujata i naponot kaj potro[uva~ot, a ova zna~i deka so

primena na Hall-ov senzor ne e potreben dopolnitelen blok za mnoèwe.


45

slika 31 Meren sistem so Hall-ov senzor

Sepak, polusprovodni~kite materijali imaat i odredeni nedostatoci.

Imeno, nivnite karakteristiki zna~itelno se menuvaat so promena na

temperaturata pa kompenzacijata na ovie varijacii doveduva do sloènost na

elektronskite kola vo broiloto i sledstveno do zgolemuvawe na negovata cena.

Isto taka, postojat duri i seriozni varijacii pome\u poedine~ni senzori

proizvedeni vo eden supstrat. Drug problem e i potrebata od precizno

montirawe na Hall-oviot senzor vo procepot na magnetnoto jadro, pa sli~no

kako i kaj mernite transformatori, celiot sklop mora cvrsto da se fiksira vo

sloènata elektronika na broiloto.

4.4.4. Meren sistem so Rogowski kalem

Rogowski kalemot e vsu[nost transformator so vozdu[no jadro, naj~esto

toroiden, pri [to magnetnoto pole sozdadeno od primarnata struja se

inducira i vo sekundarnata namotka. So vnimatelno proektirawe, dizajnirawe

i precizna izrabotka moè da se proizvede senzor mo[ne toleranten na AC i

DC magnetni pre~ki i idealno merewe otporno na malverzacii.

Kalemot se karakterizira so golema predvidlivost, ima golem

dinami~ki opseg, nema mo`nost za zasituvawe na jadroto ili negova

magnetizacija, nema opasnost od efekti na DC poliwa, no slabost mu e [to

nivoto na izlezniot signal e nisko, [to iziskuva kondicionirawe so kolo za

integracija. Pojavata na strujni pikovi i bliski udari na molwa isto taka

imaat mal efekt na kalemot bidej]i ne postoi mehanizam za prenos na

pojavenata zna~itelna energija od primarniot kalem kon mernoto kolo, ne


46

postoi magnetno jadro koe bi moèlo da se magnetizira, nitu pak postojat

otporni~ki elementi koi moàt da generiraat toplina.

Vo merniot sistem na broiloto, Rogowski kalemot e vsu[nost strujniot

senzor, dodeka pak naponskiot senzor pretstavuva otporni~ki delitel na

napon (slika 32). Signalot na strujata i naponot se vodat vo A/D konvertor, pa

izleznite digitalni vrednosti od nego se mnoàt i taka se dobiva

momentalnata mo]nost. Ponatamu taa se integrira, se sumira i kone~no se

obrabotuva vo mikroprocesorot.

Eksploziski prikaz na eden Rogowski kalem e pretstaven na slika 33 so

site negovi sostavni delovi.

slika 32 Meren sistem so Rogowski kalem

slika 33

Eksploziski prikaz na Rogowski kalem

Na slikata 33 numeriranite oznaki gi pretstavuvaat slednite delovi:

1. nosa~ na Rogowski kalemot;

2. strujna jamka na broiloto (primar);

3. dva Rogowski kalemi (sekundar);

4. plo~a so pe~ateno kolo.

Konstrukcijata na strujniot senzor ovozmoùva merewe na strujata, a

pri toa nadvore[nite elektromagnetni moliwa ne vlijaat na mereweto.

Merniot sistem osiguruva izvonredni merni osobini, kako [to se:

1. [irok meren i temperaturen opseg na broiloto;

2. zanemarlivo vlijanie na pre~ki i vlijatelni golemini;

3. golema vremenska stabilnost, taka [to povtorno ba`darewe na

broiloto vo tekot na vekot na upotreba ne e potrebno;


47

4. dolg ìvoten vek i golema doverlivost na rabotata na broiloto vo

eksploatacija;

5. trifazno trisistemsko broilo moè isto taka da se vgradi vo trifazna

triì~na ili ednofazna mreà, pri [to energijata se meri so

deklariranata to~nost;

6. isto broilo moè da se koristi za site fazni naponi vo opseg od 57,7 V

do 240 V (t.n. multi-range napojuvawe).

4.4.5. Tehnologii vo razvoj za merni sistemi

Za broila so visoka to~nost, koi merat golemi strui i nemaat mo`nost

za malverzacii se razviva tehnologija kaj koja kalemot se izveduva kako del od

plo~ata na pe~atenoto kolo (PCB – Printed Circuit Board) na broiloto.

Pridobivka na ovaa tehnologija e toa [to preciznosta stanuva besplaten

faktor i koristej]i sovremeni merni integralni kola za me[ani signali,

cenata se reducira do nivo [to proizvedeniot senzor e potpolno konkurenten

nad site ostanati vidovi senzori. So izvedba na kalemot kako del od plo~kata

so pe~ateno kolo isto taka se zanemaruvaat premostuvawata na vrskite pome\u

senzorot i mernoto integralno kolo. Imeno, kaj ostanatite vidovi senzori za

ostvaruvawe na ovie vrski se neophodni ,,lete~ki“ vodovi so relativno golemi

i promenlivi dolìni, koi od druga strana predizvikuvaat i nesakani

vlijanija na magnetnite poliwa okolu senzorot.

Kone~no, najgolemiot izvor na dolgotrajni gre[ki koi se javuvaat kaj

mernite sistemi vo sovremenite MBEB e strujata na drift niz

predzasiluva~ite i preciznosta na odredeni referentni naponi vo

elektronskoto kolo. Obete promenlivi variraat so promena na temperaturata,

[to zna~i deka variraat vo [irok opseg bidej]i najgolemiot broj od broilata

se montiraat nadvor. Sogleduvaweto i kompenziraweto na istite e golem

problem i pretstavuva zna~itelen del od proektiraweto na MBEB.


48

Nekoi proizvoditeli sepak uspevaat da proizvedat merni sistemi ~ija

to~nost odi i do granicata pod 0,2% pri 50Hz AC (na primer CSNA 111 senzorot

na Honeywell). Ova e mo[ne visoka to~nost ako se ima predvid deka istata se

postignuva vo [irok temperaturen opseg od -40°C do +85°C.

4.5. Mikrokontroler i pridru`ni elektronski kola na MBEB

Mikrokontrolerot, ili kako [to u[te se narekuva procesor na

digitalni signali DSP (DSP – Digital Signal Processor), ima odgovornost za

presmetuvawe najrazli~ni golemini od dobienite digitalni vrednosti [to

poteknuvaat od merniot sistem. Imeno, merniot sistem gi predava primenite

naponski i strujni golemini kon koloto za kvantizirawe (zemawe primeroci)

i gi predava na A/D konvertorot za da kako izlezen signal od nego se dobie

digitaliziran ekvivalent na site vlezni parametri. Vaka obrabotenite

signali se nosat kon DSP koj ponatamu gi presmetuva mernite parametri

(energii, mo]nosti itn.). Rezultatite od presmetanite vrednosti se skladiraat

vo soodvetni memoriski registri. Pravilnata rabota na mikroprocesorot ja

nadgleduva specijalno nadzorno integralno kolo t.n. Watch-dog (od angl.: pes-

~uvar). Site merni podatoci i podesenite parametri na broiloto se ~uvaat vo

trajna memorija taka [to ne se gubat vo slu~aj na snemuvawe napon od mreàta.

Podetalno gledano, mikroprocesorot gi ovozmoùva slednite funkcii:

• rabotewe na broiloto spored specifikaciite na kupuva~ot;

• kompenzirawe na mernite gre[ki nastanati vo merniot sistem;

• memorirawe na parametrite na broiloto i mernite podatoci;

• presmetuvawe na prose~nite mo]nosti vo zadadenite merni periodi;

• presmetuvawe na maksimalnite mo]nosti vo presmetkovniot period (mesec)

i nivnite kumulativni vrednosti;

• memorirawe na podatocite za izminatite presmetkovni periodi;

• registrirawe na vremenskite profili (krivite na optovaruvawe);

• vo knigata na nastani registrira nastani, statusi i alarmi na broiloto;

• merewe fazni naponi i strui;

• merewe frekvencija i vi[i harmonici;


49

• odredeni nadzorni i upravuva~ki funkcii na broiloto povrzani so

mereweto na faznite naponi;

• upravuva so diplejot;

• ovozmoùva dvonaso~na lokalna komunikacija preku opti~kata porta;

• ovozmoùva dvonaso~na dale~inska komunikacija preku nekoj od

interfejsite ili modemite koi se vgradeni vo broiloto.

âsovnikot na realno vreme se bazira na kvarcen kristal so

frekvencija 32.768 kHz. To~nosta na ~asovnikot odgovara na me\unarodniot

standard IEC 62054-21 (stara oznaka IEC 62038). Toj sodrì interen kalendar

koj obezbeduva informacii za godinata, prestapnata godina, mesecot, denot,

denot vo sedmicata, ~asot, minutata i sekundata.

Kako rezerven izvor za napojuvawe na ~asovnikot sluì vgradenoto

sistemsko napojuvawe koe moè da bide izvedeno kako superkondenzator ili

litiumova kop~esta baterija. Superkondenzatorot obezbeduva rezervna rabota

na ~asovnikot od 250 ~asa, dodeka litiumovata baterija obezbeduva rezervna

rabota od 5 godini, a ima vek na traewe od 20 god.

âsovnikot na realno vreme gi izvr[uva slednite funkcii:

• generira merni periodi za presmetuvawe mo]nost i za registrirawe na

krivata na optovaruvawe;

• ovozmoùva izveduvawe na tarifnite programi, prefrluvawe na sezonite,

premin od zimsko na letno vreme i obratno;

• kreira vremenska zna~ka (datum i vreme) za maksimalna mo]nost i nastani.

4.6. Napojuvawe na MBEB

Stepenot za napojuvawe kaj MBEB se sostoi od tri dela:

• glavno napojuvawe (zadolìtelen sistem);

• pomo[no napojuvawe (sistem vgraden na barawe na kupuva~ot);

• sistemsko napojuvawe (vgradena baterija).

Glavnoto napojuvawe se izveduva kako stepen od prekinuva~ki tip.

Vakvata izvedba na sistemot ovozmoùva broiloto da raboti vo [irok

naponski opseg koj se protega vo granicite od 57,7 V do 240 V. Stepenot za


50

napojuvawe ovozmoùva broiloto pravilno da raboti i koga istoto e

priklu~eno samo na edna faza, a pritoa naponot na elektri~nata mreà e samo

80% od nominalniot napon.

Na barawe na kupuva~ite, vo broilata moàt da se vgraduvaat i

priklu~oci za nadvore[no napojuvawe, pri [to istoto moè da bide so

naizmeni~en ili ednonaso~en napon vo opseg od 57,7 V do 240 V.

Pomo[noto napojuvawe se izveduva kako dodaten modul na broiloto, na

barawe na kupuva~ot. Ova naj~esto e slu~aj koga kupuva~ot ima potreba

lokalno da go ot~ituva broiloto vo beznaponska sostojba. Ot~ituvaweto moè

da se izveduva preku opti~ka sonda ili preku personalen kompjuter so

soodveten priklu~ok (USB ili RS 232 porta).

Vo posledno vreme, proizvoditelite na MBEB ovozmoùvaat

ot~ituvawe na broilata i bez vgraduvawe na dodaten modul za pomo[no

napojuvawe, dokolku na kupuva~ite im e potrebno samo lokalno ot~ituvawe na

broiloto. Vakviot sistem na beznaponsko rabotewe na MBEB e izveden taka

[to delot od elektronskoto kolo okolu opti~kata porta na broiloto e

izraboten kako edna polovina od edno transformatorsko jadro (sekunadarna

strana - slika 35). Drugata polovina od istoto jadro (primarna strana) e

vsu[nost izvedena na samata opti~ka sonda za ot~ituvawe na broiloto, koja

preku USB porta e priklu~ena na personalniot kompjuter (slika 34). Koga

opti~kata glava na sondata ]e se prilepi na opti~kata porta na broiloto, USB

portata na kompjuterot sluì kako izvor za pomo[no napojuvawe, koe preku

izvedeniot transformator dava dovolno energija na elektronskite kola vo

broiloto za da moàt da se ot~itaat podatocite od broiloto vo beznaponska

sostojba, kako preku opti~kata porta, taka i na displejot na samoto broilo.


51

slika 34 Sonda za ot~ituvawe na MBEB

slika 35

Opti~ka porta na MBEB

Sistemskoto napojuvawe e vsu[nost litiumska baterija so dolg vek na

praznewe (do 20 godini) ili superkondenzator napolnet za vreme na

raboteweto na broiloto, so rok na praznewe do 250 ~asa. Vaka dolgite vremiwa

na praznewe proizleguvaat od faktot [to ovie izvori na napojuvawe sluàt

samo za napojuvawe na sistemskoto vreme (Real Time Clock) na mikroprocesorot

vo broiloto. Strujata na praznewe iznesuva samo nekolku mikroamperi (µA).

Kaj sovremenite MBEB

sè po~esto se izbegnuva

vgraduvaweto na superkonden-

zatori kako sistemsko

napojuvawe, a sè pove]e se

vgraduvaat samo litiumovi

baterii od kop~est tip, kako

[to e prikaàno na slika 36.

slika 36 Litiumova baterija kaj MBEB


52

slika 37 slika 38 Plo~i so pe~ateno kolo od vnatre[nata elektronika na MBEB Iskra MT 851

4.7. Preden panel kaj MBEB

4.7.1. Displej

Displejot kaj MBEB se izrabotuva od te~ni kristali (LCD – Liquid

Crystal Display). Se izveduva spored VDEW preporakite kako sedumsegmenten

numeri~ki prikaùva~ so dodadeni prikazni mesta za znaci. Redovno ima

[irok agol na vidlivost i vgradeno pozadinsko osvetluvawe, taka [to

ovozmoùva lesno ot~ituvawe na prikaùvanite podatoci. Za identifikacija

na prikaùvanite podatoci se koristi OBIS kodirawe definirano spored

standardot IEC 62056-61 (pet alfanumeri~ki znaci so visina od 6mm).

Na displejot se nao\aat

i soodvetnite indikatori za

nasokata na protok na

energijata (kvadrantot), za

prisustvo na fazni naponi,

fizi~kata edinica na tekovno

prikaùvaniot podatok i nekolku signalni zna~ki koi indiciraat na

tekovnata tarifa, nekoi momentni statusi na broiloto, alarmi itn.

slika 39 LCD displej na MBEB


53

4.7.2. Svetle~ki diodi (LED – Light Emiting Diode)

MBEB se opremuvaat so dve svetle~ki diodi smesteni na predniot

panel. Ednata sluì za ba`darewe i proverka na to~nosta na broiloto za

aktivnata energija, a drugata moè da se programira da sluì za ba`darewe i

proverka na to~nosta na broiloto za reaktivna ili prividna energija.

Frekvencijata na emitiranite svetlosni impulsi na svetle~kite diodi e

proporcionalna na angaìranata aktivna i reaktivna mo]nost, a zavisi i od

podesenata konstanta na broiloto. {iro~inata na impulsite e 30mS, a

konstantata na broiloto zavisi od osnovnata struja na broiloto i vrednostite

na faznite naponi. Dokolku svetle~kite diodi ne emitiraat impulsi tuku

trajno svetat, toa zna~i deka postoi napon no optovaruvaweto e pomalo od

strujata na prorabotuvawe na broiloto.

4.7.2. Tasteri

Na ku]i[teto na MBEB se vgraduvaat najmnogu do dva tasteri koi moàt

da gi imaat slednite funkcii:

• RESET - taster koj ima reze so mo`nost za

plombirawe; sluì za ra~no izveduvawe na

presmetkovno resetirawe na broiloto;

• POVIK - ovoj taster e sekoga[ dostapen;

negovata primarna funkcija e prikaùvawe

na podatocite na barawe na operatorot.

Zavisno od dolìnata na pritiskawe na tasterite kako i kombinacijata

na pritisnatite tasteri, mo`ni se slednite funkcii:

• birawe reìm na rabota na broiloto;

• osvetluvawe i proveruvawe na ispravnosta na displejot;

• listawe na mernite rezultati i podesenite parametri na broiloto;

• izveduvawe ra~en presmetkoven reset na broiloto;

• podesuvawe na parametrite na broiloto;

• resetirawe na alarmite.

slika 40 Tasteri kaj MBEB


54

Pokraj ovie dva tasteri, kaj MBEB moè da se vgradi i tret taster koj se

nao\a naj~esto pod poklopecot na broiloto. Toj sluì za vlez vo reìm na

programirawe na broiloto vo laboratorija, a voedno sluì i kako hardverski

klu~ za za[tita na broiloto od neovlasteni intervencii.

4.8. Komunikaciski kanali (vlezovi i izlezi) - moduli i interfejsi

Sovremenite MBEB se opremuvaat so spektar od tehnologii za

komunikacija. Taa se ostvaruva so koristewe najrazli~ni protokoli i

interfejsi priklu~eni na broilata kako vgradeni ili dodatni moduli. Od

tehnologiite koi se primenuvaat vredat da se spomnat: GSM, GPRS, Bluetooth,

IrDA, RS 232, RS 485, CS, Zigbee, WiFi, PSTN, ISDN, Ethernet i drugi.

Za komunikacija, kaj MBEB se koristat slednite protokoli:

• IEC 62056-21 (stara oznaka IEC 61107) mod C so lozinka;

• IEC 870-5-102.

Vo prodolènie se pretstaveni nekolku naj~esto koristeni tehnologii.

4.8.1. IrDA (Infrared Data Adapter) - opti~ka porta

Na predniot panel kaj sovremenite MBEB se nao\a opti~ka porta koja

odgovara na standardot IEC 62056-21. Taa sluì za lokalno podesuvawe na

parametrite na broiloto, ot~ituvawe podatoci od broiloto i za izvr[uvawe

odredeni naredbi. Mo`ni se site brzini na prenos na podatoci od 300 baud do

19.200 baud. Komunikacijata se izveduva preku soodvetna opti~ka sonda koja so

pomo[ na permanenten magnet se prilepuva na opti~kata porta na broiloto.

4.8.2. CS interfejs

Interfejsot CS e vsu[nost strujna jamka so definirana struja 20mA,

spored DIN 66348 standardot. Se primenuva za dale~insko ot~ituvawe

podatoci i programirawe na broiloto. Na~inot na komunikacija e asinhron.

Maksimalnata brzina na prenos na podatoci e 9.600 baud. Vo strujnata jamka

moàt da se priklu~at najmnogu do ~etiri broila, pri [to dolìnata na

jamkata smee da bide do 1.500m; ako ovaa dolìna e pokratka, vo jamkata moàt

da se priklu~at do [est broila. Karakteristi~no za ovoj interfejs e toa [to


55

zaradi kompatibilnosta na komunikaciskiot protokol, toj moè da se koristi

i za SCADA.

4.8.3. RS 232 interfejs

Interfejsot RS 232 e namenet za dale~insko ot~ituvawe na podatocite

i za programirawe na broiloto. Na~inot na komunikacija e asinhron seriski.

Maksimalnata brzina na prenos na podatocite e 19.200 baud. RS 232

interfejsot po pravilo sluì za priklu~uvawe na nadvore[en modem, pri [to

rastojanieto do broiloto ne smee da bide pogolemo od 15m.

4.8.4. RS 485 interfejs

Interfejsot RS 485 e namenet za dale~insko ot~ituvawe na podatocite

i za programirawe na broiloto. Pri koristewe na ovoj interfejs mo`no e

priklu~uvawe do 31 broilo na eden komunikaciski kanal, pri [to se koristi

arhitekturata nadreden-podreden ured. Vo takov slu~aj, komunikatorot

vgraden vo edno od broilata e nadreden ured, a priklu~enite broila se

podredeni uredi. Maksimalnata brzina na prenos na podatocite e 9.600 baud, a

rastojanieto pome\u broilata i komunikatorot ne smee da bide pogolemo od

1.200m. I ovoj interfejs moè da se koristi za SCADA.

4.8.5. Komunikaciski moduli

Odredeni tipovi MBEB (na primer Iskra MT 831) se t.n. modularni

broila. Toa zna~i deka fabri~ki vo broiloto ne se vgraduvaat nikakvi

interfejsi za komunikacija nitu pak vlezno-izlezni priklu~oci. Broiloto vo

takov slu~aj sluì samo za registracija na potro[enata energija.

Opcite za komunikacija se izveduvaat kako posebni moduli koi se

ispora~uvaat na barawe na nara~atelot. Tie ednostavno se vmetnuvaat vo

broiloto vo soodvetni otvori specijalno izvedeni za taa namena i istite

vedna[ se podgotveni za upotreba (Plug & Play). Istite moduli moàt i da se

zamenuvaat so drugi moduli od paletata komunikaciski moduli koi gi nudi

proizvoditelot na broiloto. Koga komunikaciskiot modul ]e se vmetne vo

broiloto, toa ispra]a identifikacionen kod preku I/O sobirnicata vo

broiloto, mikroprocesorot vgraden vo broiloto prepoznava koj modul e


56

vmetnat i avtomatski po~nuva da go koristi negoviot interfejs. Tuka e va`no

da se napomene deka eventualen defekt na komunikaciskiot modul ne vlijae na

rabotata na broiloto.

slika 41 Komunikaciski moduli kaj MBEB

4.8.6. Izlezi kaj MBEB

Sekoe MBEB e opremeno so stegalki koi se koristat kako izlezi na

broiloto. Zavisno od proizvoditelot ili od barawata na nara~atelot, na

priklu~nicata na broiloto moàt da se vgradat najrazli~ni izlezi. Skoro kaj

site sovremeni MBEB moàt da se najdat priklu~oci za slednite izlezi:

• impulsen izlez za aktivna, reaktivna ili prividna energija;

• tarifen izlez za energija ili mo]nost;

• izlez na mernata perioda za mo]nost;

• izlez za signalizacija deka e onevozmoèno merewe mo]nost;

• izlez za indicirawe na nasokata na protok na energijata;

• alarmen izlez;

• statusen izlez (snemuvawe napon vo mreàta, fazen napon povisok ili

ponizok od podesenite vrednosti, energija vo odreden kvadrant itn.).

4.9. Firmware kaj MBEB

Terminot firmware za prvpat se pojavuva vo 1967 godina od strana na

Ascher Opler vo napisot Datamation article. Originalno, toj podrazbiral

sodrìna od mikrokod koj bil vpi[an vo mal del od RAM (RAM – Random Access

Memory) memorijata na nekoj sklop i pritoa definiral i implementiral

ma[inski set od instrukcii na nekoj mikroprocesor.

So tekot na godinite zborot go nadopolnuval svoeto zna~ewe taka [to

vo dene[na smisla na zborot, firmware e vsu[nost programa koja e vpi[ana vo


57

ROM (ROM - Read Only Memory) memorijata koja ja koristi mikroprocesorot, a

ja kreira proizvoditelot za vreme na proizvodstvoto na nekoj ured. Vo istata

smisla ovoj termin se koristi i kaj MBEB. So pomo[ na ovaa programa se

definira na~inot na rabotewe na mikroprocesorot i site sklopovi i moduli

vo broiloto. Vo princip ne postojat reski ili definirani granici nitu pak

poop[iren opis pome\u terminite firmware i software. Sepak, firmware-ot e

sekoga[ involviran vo najosnovnite operacii vo broiloto t.e. vo t.n. low-level

operacii bez koi istoto bi bilo potpolno nefunkcionalno. Bidej]i firmware-

ot pretstavuva programski kod od instrukcii, odnosno programa, sekoga[ e

vozmo`no istiot da se promeni dokolku se pojavi potreba za toa.

Programiraweto, odnosno pi[uvaweto na firmware-ot za broilata se

izveduva vo nekoj od programskite jazici (na primer Assembler), dodeka pak

negovata izmena ili dopolnuvawe so novi funkcii (upgrade) se vr[i so

specijalizirani programski paketi koi se ispora~uvaat od proizvoditelot na

broiloto. Stanuva zbor za programski paketi koi se ednostavni i lesni za

upotreba (t.n. user-friendly software) i koi se naj~esto Windows kompatibilni

(takov e na primer programskiot paket MeterView na proizvoditelot Iskraemeco

od Slovenija so ~ija pomo[ moàt da se parametriraat i ot~ituvaat site

broila od ovoj proizvoditel so vgradena komunikaciska porta). So ovie

programski paketi mo`no e parametrirawe na broilata, otkrivawe na

eventualno nastanati gre[ki, prebaruvawe i prikaz na postojnite parametri,

ot~ituvawe na memoriranite vrednosti vo registrite na broiloto i drugo.

Site ovie operacii moàt da se izveduvaat na lice-mesto preku

komunikaciskite porti na broiloto i bez negovo fizi~ko demontirawe (na

primer so pomo[ na lap-top ili palm-top kompjuter i soodvetna opti~ka sonda).

4.10. Za[tita od zloupotreba na MBEB

Broilata moàt da bidat podvrgnati na manipulacii kako bi

registrirale pomalku potro[ena energija od vistinski potro[enata (kra`ba

na elektri~na energija). Na toj na~in korisnikot bi platil pomalku, na smetka

na nanesenata [teta na distributivnata kompanija. Zaradi toa sovremenite

MBEB se opremeni so cela paleta za[titni merki protiv vakvite

malverzantski aktivnosti. Na primer, kako seriska oprema ili na posebno

barawe na kupuva~ite, broilata moàt da bidat opremeni so senzori za


58

otvorawe na poklopecot na broiloto i priklu~nicata, pojava na magnetni

anomalii, izmena na tarifniot ~asovnik, zalepeni kop~iwa, promeneti ili

obratno povrzani fazi itn. Vo slu~aj na pojava na nekoj od ovie nastani, istite

se zapi[uvaat vo t.n. kniga na nastani (log-book) vo broiloto zaedno so datumot

i vremeto na nastanuvawe na istite.

slika 42 Taster za registracija na otvoraweto na poklopecot na priklu~nicata

Posebno vnimanie se obrnuva na sistemot za za[tita na podatocite vo

broiloto. Imeno, dostap do registrite za presmetkovnite podatoci i nivna

izmena ne e moèn. Parametrite na broilata se za[tituvaat so osumcifreni

lozinki, a sekoja primena na ovie lozinki se registrira vo knigata na nastani

zaedno so datumot i vremeto koga toa se slu~ilo. Zaradi bezbednost, isto taka i

sekoe podesuvawe na datumot i vremeto na vnatre[niot ~asovnik na broilata

se registrira kako nastan. Site merni podatoci se registriraat vo trajna

memorija na dve lokacii.

Kone~no, se vr[i i fizi~ka za[tita na broilata. Toa podrazbira deka

poklopecot na broiloto i negovite priklu~nici se plombiraat so po dve

plombi, a istoto se pravi i so rezeto na tasterot za resetirawe.

4.11. Elektri~ni [emi na povrzuvawe na MBEB

Povrzuvaweto na MBEB se vr[i spored priklu~nata elektri~na [ema

zalepena na vnatre[nata strana na poklopecot na priklu~nicata. Mnogu

va`no za sovremenite MBEB e toa deka duri i prevrten redosled na

povrzuvawe na faznite naponi ne vlijae na to~nosta na mereweto na broiloto.

Broilata so vgradeni tri merni sistemi se nameneti za priklu~uvawe

kon trifazna ~etiriì~na mreà. Broilata so vgradeni dva merni sistemi se


59

nameneti za priklu~uvawe kon trifazna triì~na mreà. Pritoa

priklu~uvaweto moè da bide direktno, poluindirektno ili indirektno.

slika 43 slika 44 slika 45 Direktno, poluindirektno i indirektno priklu~uvawe na MBEB

4.12. AMM sistemi za dale~insko ot~ituvawe na MBEB

Novite tehnologii za komunikacija i razvojot na internet mreàta

ovozmoìja razvoj na MBEB na edno povisoko nivo. Toa se odnesuva na

tehnologijata na prenos na podatoci vo realno vreme za potro[uva~kata na

energija, ispad na napojuvaweto, kra`ba na energija itn. Stanuva zbor za t.n.

AMM (Automated Meter Management - avtomatiziran menaxment nad broilata)

koja se deli na dve tehnologii koi paralelno se razvivaat:

• AMR - Automated Meter Reading - avtomatizirano ot~ituvawe na broilata;

• RMR - Remote Meter Reading - dale~insko ot~ituvawe na broilata.

Ovie tehnologii na najrazli~en na~in ovozmoùvaat broilata da se

proveruvaat i ot~ituvaat bez pritoa da treba da se ispra]a personal na lice

mesto (dale~insko ot~ituvawe). Osobeno se pogodni za primena vo merni

sistemi koi [to se sostojat od pogolem broj broila, kako na primer kaj grupi

doma]instva, razvodni postrojki, industriski kompleksi itn.


60

slika 46 Primena na MBEB vo AMM sistemi

AMM sistemot ovozmoùva sobirawe, skladirawe i obrabotka na

podatocite za registriranata energija na site nivoa na nejzinata

potro[uva~ka, prenos i proizvodstvo. Modularnosta na dizajnot ovozmoùva

primena na razli~ni merni i komunikaciski uredi vo eden sistem. Poddràni

se najrazli~ni komunikaciski tehnologii (RS 232, RS 485, CS, DLC, PSTN, ISDN,

GSM/GPRS, Ethernet itn.), kako i paleta od protokoli za prenos na podatoci

(DLMS, IEC 62056-21, IEC 60870-5-102, FTP, NTP, SNMP, SOAP itn.).


61

Korisni~kiot softver za nadgleduvawe i rabota so sistemot e mo[ne

ednostaven za krajniot korisnik i ovozmoùva ednostavno sobirawe i

obrabotka na podatocite, nadzor i menaxment na mreàta.

Na slika 47 e pretstaven eden AMM sistem vo koj 31 broilo se povrzani

preku svoite RS 485 komunikaciski porti, pa preku registrator na podatoci se

povrzuvaat vo sobirniot centar (personalen kompjuter). Tuka, instaliraniot

softver (slika 48) ovozmoùva ot~ituvawe na ovie broila po povik ili po

odnapred definiran raspored, ot~ituvawe na podatocite za potro[ena

energija i obrabotka na istite so mo`nost za izrabotka na izve[tai po èlba

na operativniot centar.

slika 47 Konkreten AMM sistem

slika 48 Softverski paket Sep2Lite za AMM sistemi na proizvoditelot Iskraemeco


62

5. ZAKLUÔK

Brojni se prednostite na mikroprocesorski baziranite merni

instrumenti nad analognite, no nivnoto nabrojuvawe bi moèlo da se odviva do

beskraj. Doverlivosta i ednostavnosta na upotreba ovozmoùvaat tie da bidat

nezamenliv del od paletata merni instrumenti vo sekoja institucija.

Izraboteni vo soglasnost so site svetski standardi, mikroprocesorski

baziranite merni instrumenti se garanti za kvalitetot vo proizvodstvoto, no

i olesnuva~ki faktor pri odrùvaweto na postrojkite.

Primenata na ednostavni Windows orientirani programski paketi i

instaliranite komunikaciski porti ovozmoùvaat lesna i brza komunikacija

na ovie instrumenti so nadvore[niot svet, kako i akvizicija na podatocite od

merewata, dale~insko upravuvawe, sobirawe na podatoci (data logging),

dale~insko setirawe na parametrite, ednostavna dijagnostika, mo`nost za

izrabotka na atestna dokumentacija i stru~ni izve[tai itn. U[te pove]e,

integriranite mo`nosti za upravuvawe so celi sistemi, im ovozmoùvaat na

korisnicite potpolna kontrola nad mernite procesi.


63

6. LITERATURA

1. Petre Risteski dipl.el.in`. - Mernoupravuva~ki sistemi - seminarski trud

od ispit na FEIT, Skopje, 2008

2. Prof. Dr. Cvetan Gavrovski, u~ebnik, Osnovi na merna tehnika, Skopje, 2007

3. Prof. Dr. Metodija Kamilovski, u~ebnik, Elektronski merewa, Skopje, 2000

4. MSP430 Family – Metering Application Report, Texas Instruments, 1997

5. Iskraemeco d.d. – Kranj, R. Slovenija – katalozi

6. Spisanie METERING International – Issue 2/2008

7. Internet stranici so adresa:

• http://www.iskraemeco.si

• http://www.metering.com

• http://www.emiter.com.mk

• http://www.wikipedia.com

Documents

Микропроцесорска инструментација