MIKROPROCESORSKA INSTRUMENTACIJA

Transcript

1 MIKROPROCESORSKA INSTRUMENTACIJA M-r. Petre Risteski dipl.el.in`.

2 S O D I N A 1. Voved Zada~a na elektri~nite merewa Klasifikacija na mernite metodi Gre[ki pri mereweto Op[ti osobini na mernite instrumenti Mikroprocesorski bazirani merni instrumenti (MBMI) Primena na mikroprocesorite vo mernata tehnika Uloga na mikroprocesorite kaj mernite instrumenti Softverski aspekti kaj MBMI Osobini na MBMI Avtomatizacija na merewata i vmre`uvawe na MBMI Ograni~uvawa kaj MBMI Nekolku konkretni vidovi MBMI Zvukomer Bruel & Kjaer Merni centri PLC Regulatori na vrvno optovaruvawe na mo]nost Mikroprocesorski bazirani elektronski broila (MBEB) Op[to - vidovi MBEB za elektri~na energija Opis na MBEB Blok-[ema i princip na rabota na MBEB Meren sistem kaj MBEB Mikrokontroler i pridru`ni elektronski kola kaj MBEB Napojuvawe na MBEB Preden panel kaj MBEB Komunikaciski kanali Firmware kaj MBEB Za[tita od zloupotreba na MBEB Elektri~ni [emi na povrzuvawe na MBEB AMM sistemi za dale~insko ot~ituvawe na MBEB Zaklu~ok Literatura

3 1. Voved Mereweto e staro kolku i ~ove[tvoto. Otsekoga[ toa bilo negova neminovnost zaradi sopstveniot opstanok i podobruvawe na `ivotot. 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 ovozmo`uva izrabotka na mnogu to~ni i precizni merni instrumenti nameneti za golemiot broj golemini koi e potrebno da se merat vo razli~ni oblasti Zada~a na elektri~nite merewa Mereweto e zastapeno vo prakti~no sekoj del od ~ovekovoto `iveewe. 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 ovozmo`at brzo, precizno i to~no dobivawe na mernite rezultati i nivno prika`uvawe vo soodveten oblik pogoden za ponatamo[na obrabotka (vizuelna, elektronska,...) Klasifikacija na mernite metodi Merewata se klasificiraat spored na~inot na dobivawe na merniot rezultat, spored na~inot na prika`uvawe 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. 3

4 Spored na~inot na prika`uvawe na rezultatot razlikuvame apsolutni i relativni merewa. Apsolutno merewe imame koga merenata golemina se prika`uva 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 mo`e da se najde vo soodvetna literatura od mernata tehnika 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: x = x... (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: x 0 x 0 x 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 4

5 vlijanija na okolinata pri samoto merewe, a koi ne mo`at 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 mo`e 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 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 5

6 golemina, priklu~uvawe na merniot instrument, dijapazon (podra~je) na merewe, dijapazon na poka`uvawe 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 (`i~ano ili bez`i~no) i pribiraat na dale~ina vo soodveten mikrokompjuter. Ovie mo`nosti se nezamislivi so drugi vidovi merna instrumentacija. U[te pove]e, MBMI ovozmo`uvaat istovremeno merewe na pove]e elektri~ni golemini vo eden slo`en sistem, vo podolg vremenski period i za razli~ni celi. Mo`no e povrzuvawe na pogolem broj MBMI koi me\usebno mo`at da razmenuvaat podatoci i komandi, [to ovozmo`uva avtomatizirano merewe na eden cel proces. Pritoa u~estvoto na operatorot mo`e 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 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 slo`ena vnatre[na arhitektura. Toj se sostoi od golem broj tranzistori i ja ima ulogata na centralna procesorska edinica kaj eden 6

7 kompjuter. Na toj na~in mikroprocesorot ovozmo`uva 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 dol`i 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 prika`eme ulogata na mikroprocesorot vo rabotata na eden meren instrument, ]e se poslu`ime so blok-[emata prika`ana na slika 1. slika 1 Tipi~na blok-[ema na MBMI Instrumentot gi sodr`i 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 prika`uvaat 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 prika`uvaat na displejot. Nakuso ka`ano, mikroprocesorskiot sistem slu`i za upravuvawe so oddelnite moduli na instrumentot, za akvizicija na digitalnite podatoci od A/D konvertorot, za nivna obrabotka i za soodvetno prika`uvawe na rezultatite od samoto merewe. 7

8 2.3. Softverski aspekti kaj MBMI Za da mo`e 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 mo`e 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 `ica ) 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 gri`i 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 mo`at 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 zadol`en 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; 8

9 - modul za rabota so displejot - so pomo[ na ovoj modul, na displejot od instrumentot se prika`uvaat rezultatite od mereweto. Ako displejot e grafi~ki, na nego se crtaat soodvetni dijagrami od izvr[enoto merewe; - modul na interfejsot - ovoj modul e zadol`en za ostvaruvawe komunikacija na instrumentot so drug,,inteligenten instrument ili so kompjuter. Ovoj modul e zna~aen bidej]i ovozmo`uva 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 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 mo`elo da pretstavuva tema za oddelen trud, pa zatoa vo prodol`enie ]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, prodol`en `ivoten vek na instrumentot, namaleno vreme na obrabotka na mernite rezultati, mo`nost za organizirawe meren sistem, itn. Nakuso ka`ano, 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 ovozmo`uvaat zgolemena to~nost na mereweto i gi pro[iruvaat mernite mo`nosti na instrumentite. 9

10 2.5. Avtomatizacija na merewata i vmre`uvawe na MBMI Edna od mnogute prednosti na MBMI e mo`nosta tie da se povrzuvaat vo meren sistem odnosno da se vr[i nivno vmre`uvawe. Merniot sistem odnosno vmre`uvaweto vklu~uva pove]e merni instrumenti i eden ili pove]e kompjuteri. Merniot sistem ovozmo`uva digitalno procesirawe na podatocite od mereweto vo kompjuterot i nivno najadekvatno prika`uvawe kon korisnikot ili kon nekoi drugi uredi. So nego se ovozmo`uva mereweto da se pravi na dale~ina, a rezultatite da se dobijat na soodvetna lokacija. Mernite sistemi se nezamenlivi pri slo`eni 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 ovozmo`uva ednostavno povrzuvawe na najrazli~ni merni instrumenti od razli~ni proizvoditeli. Toa doveduva do modularna gradba na mernite sistemi, [to ovozmo`uva maksimalno fleksibilno gradewe na merniot sistem za oddelna namena. Vakviot meren sistem ima otvoren karakter i so tekot na vremeto toj mo`e da se nadograduva i pro[iruva. Blok-[ema na eden meren sistem e prika`ana 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 10

11 Blok-[ema na meren sistem ostvaren so MBMI 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 mo`e da se ostvari logi~ka funkcija za kontrola na merniot proces ili za dijagnosticirawe odnosno identifikacija na merniot proces 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 mo`at 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 mo`e 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. 11

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[ mo`e 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 slo`eno 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 prodol`enie ]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 mo`e 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 prika`uvaat 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. 12

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 prika`uvaat samo baranite informacii. Izgledot na merniot instrument (prika`an 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. slika 3 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: te`ina od samo 245 [gr] so vklu~eni baterii i dimenzii od samo [mm] vklu~uvaj]i go i mikrofonot, [to go pravi eden od najkompaktnite uredi vo svojata klasa. 13

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 mo`at da se dobijat sredni vrednosti na zbirnite mo]nosti i sumite na struite vo posakuvan vremenski interval, a mo`at 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 Sèvkupno, so merniot centar mo`at da se registriraat pove]e od 50 razli~ni elektri~ni merni golemini. Instrumentot e opremen so 2MB memorija vo koja mo`at da se so~uvaat podatoci snimeni vo vremenski intervali od 1 do 60 minuti. Vgradeniot ~asovnik na realno vreme ovozmo`uva za~uvanite vrednosti da se obele`at 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 ovozmo`eno konfigurirawe na istiot i ot~ituvawe na snimenite podatoci. 14

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 mre`a, 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, mo`e da se dvi`i do bps. Prikazot na izmerenite golemini se vr[i na grafi~ki prikaznik (displej) od te~ni kristali (LCD) so razlo`uvawe 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 ovozmo`uva i upotreba na pove]ejazi~na poddr[ka pri koristewe na izbornicite. MiRec - upravuva~ki panel MISET MiRec - grafi~ki rezultati slika 5 Softver za rabota so meren centar MIDDE 15

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 mo`e 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 mo`at 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 mo`e da bide AC ili DC; DC napojuvaweto mo`e da se dvi`i vo granicite od 24 V do 220 V, dodeka pak AC napojuvaweto mo`e da otstapuva i do 20% od vrednosta na nominalniot napon na napojuvawe. Merniot centar mo`e 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 va`at 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, mo`at 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). 16

17 Izgled na zadniot panel na meren centar Edno`ilno povrzuvawe, balansiran tovar Tri`ilno povrzuvawe, balansiran tovar ^etiri`ilno povrzuvawe, balansiran tovar Tri`ilno povrzuvawe, nebalansiran tovar slika 8 Na~ini na povrzuvawe na meren centar ^etiri`ilno povrzuvawe, nebalansiran tovar {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 ovozmo`en e i nadzor na raboteweto na mereniot sistem i prikaz na vrednostite na merenite golemini. 17

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 o`i~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. 18

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 nepo`elni operacii vo sistemot 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 mo`e i da ispora~uva razli~ni analogni ili digitalni izlezni signali. I/O portite mo`at 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 mre`a 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 mo`at isto taka da bidat rakovodeni od eden edinstven procesor i mo`at da imaat i do iljadnici vlezovi ili izlezi. So upotreba na posebni visokobrzinski seriski I/O linkovi, nose~kite polici mo`at da se rasporedat i podaleku od procesorot, so [to se namaluvaat tro[ocite za o`i~uvawe kaj golemite pogoni. 19

20 Komunikacija i korisni~ki interfejs na PLC PLC mo`e 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 mo`at 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 mo`at da komuniciraat preku mre`a 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 mo`at da imaat t.n. Peer-to-Peer (P2P) komunikacija pome\u procesorite. Ova ovozmo`uva oddelni delovi od eden kompleksen proces da imaat individualno upravuvawe istovremeno ovozmo`uvaj]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 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 odr`uvawe 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 ovozmo`uva lesna prenamena na ve]e instalirani sistemi so PLC za druga cel. Ova drasti~no ja namaluva cenata na 20

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 poka`alo 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 mo`at 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 mo`el 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 poddr`uva 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 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 mo`e 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 21

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, te`ina i sli~ni se onie koi se pretstavuvaat preku analogni signali. Analognite signali mo`at 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 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 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 mre`a. Programata se smestuva vo sopstvenata RAM memorija na PLC ili nekoja druga neranliva flash memorija. ^esto pati, edno PLC mo`e da se programira da zamenuva i iljadnici relei! slika 11 slika 12 Programirawe na PLC 22

23 Industrijata go vostanovila standardot IEC , spored koj PLC mo`at 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 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 mo`at da ne bidat direktno kompatibilni 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. 23

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 mre`a 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 mre`a 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 dr`avi e 15 minuti. Od strana na distributivnite elektrokompanii, mo]nosta 24

25 anga`irana 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 prika`an 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 anga`irano 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 mo`e 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. 25

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 Re[enie za regulirawe na VOM Celta na upravuvaweto (reguliraweto) na vrvnoto optovaruvawe e da ne se nadmine dogovoreniot limit na vrvno anga`irana aktivna mo]nost. Eden mo`en na~in ova da se postigne e da se isklu~at nekriti~nite optovaruvawa, ili vklu~uvaweto na istite da se odlo`i na odredeno vreme. Sleduva deka ako go pomestime vklu~uvaweto na nekoe pogolemo individualno elektri~no optovaruvawe za nekoe odredeno vreme, VOM mo`e 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 mo`e 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 mo`e 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. 26

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 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 odr`uvaat vrvnata anga`irana 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. 27

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 anga`iranata 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 Modularnost i rabota vo mre`a Mo`nosta za modularnost i rabota vo mre`a na pove]e regulatori na VOM drasti~no ja zgolemuva nivnata primenlivost. Sovremenite regulatori na VOM mo`at istovremeno da upravuvaat pome\u tovari (modularno) ili prakti~no neograni~eno mnogu pove]e dokolku se povrzani vo mre`a. U[te pove]e, postojano mo`at da se dodavaat novi tovari kaj sekoj od instaliranite moduli odnosno regulatori vo bilo koja to~ka od mre`ata. slika 18 Regulatori na VOM povrzani vo mre`a 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 raspolo`ivata 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. 28

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 odr`uva `ivotot 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 pru`aat 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 ka`ano, 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 prika`uva 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 prilo`eni voobi~aenite tipovi broila zavisno od kategorijata na pazarot za koj se nameneti. 29

30 Tabela 1. Tipovi broila zavisno od kategorijata na pazarot za koj se nameneti Kategorija na potro[uva~i Doma]instva Komercijalen sektor Mali industriski potro[uva~i Golemi potro[uva~i Tip na instalirano broilo Voobi~aen meren opseg Optovaruvawe 10 A do 40 A do 5kW Ednofazni 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 Ednofazni 3 x (100/5 A) nad 15 kw do 50 kw 3 x (200/5 A) nad 50 kw do 100 kw 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 3 x (100/5 A) nad 15 kw do 50 kw struen transformator 3 x (200/5 A) nad 50 kw do 100 kw Ednofazni 20 A do 60 A do 10 kw Priklu~ok preku struen transformator Trivektorsko broilo 3 x (100/5 A) 11 kw do 50 kw 3 x (200/5 A) nad 50 kw do 100 kw 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 mo`e istovremeno i da skladira golema koli~ina podatoci koi se odnesuvaat na mereweto, no i da gi aran`ira vo oblik upotrebliv za operatorot. Potrebata za pogolema preciznost i kompleksnost na mereweto dovelo do razvoj na razli~ni tipovi elektronski broila koi lesno mo`at da izveduvaat razli~ni matemati~ki operacii preku vgradenite elektronski kola. Eliminacijata na mehani~kite delovi ovozmo`ila da se zgolemi `ivotniot vek i da se podobri doverlivosta. So vgraduvaweto na strujnite senzori zgolemena e preciznosta na mereweto, a osobeno va`en 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. 30

31 Denes site proizvedeni elektronski broila ovozmo`uvaat 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 mo`at 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 mo`at 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 dr`ava 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 ~. Niska tarifa ~. Visoka tarifa ~. Niska tarifa ~. 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 dr`avi se instaliraat elektronski broila koi mo`at avtomatski da gi isklu~at potro[uva~ite od elektri~nata mre`a 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 mo`e 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 ovozmo`uva pristap kon elektri~nata mre`a. 31

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 ovozmo`uvaat 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 istra`uvawe 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 mre`a, 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 mo`e da go ispora~a nazad vo elektri~nata mre`a. Vakvite potro[uva~i voobi~aeno moraat da imaat specijalna oprema i bezbednosni uredi koi ]e ja [titat distributivnata mre`a (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 mre`a, mo`e 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 mre`ata, po ista cena kako i za potro[enata energija. 32

33 Osven vo slu~aite koga broiloto mo`e 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 mre`a. Vo nekoi dr`avi 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 dr`ava 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 mo`e da se reciklira. Ku]i[teto ovozmo`uva dvojna izolacija i soodveten stepen za za[tita od slika 19 prodor na voda i pra[ina spored IEC Tasterite za kominikacija i parametrirawe na broiloto se nao\aat na predniot panel. Zavisno od namenata na broiloto, mo`e 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 slu`at 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 33

34 tarifi, fazni naponi i drugi. Zaradi razlikuvawe, tasterite naj~esto se izveduvaat vo razli~ni boi. Priklu~nicata slu`i 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 `elezo, so otvor slika 20 so pre~nik 9,5mm, [to ovozmo`uva priklu~ok na sekakov oblik priklu~ni vodovi od bakar ili aluminium so presek do 35mm 2. 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, mo`at 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. Poklopecot mo`e 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 mre`a. Poklopecot se pricvrstuva na broiloto so nekolku plombirani zavrtki, za da se spre~i eventualen pristap i malverzacija od strana na neovlasteni lica. 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 standardot. 34

35 dimenzii. Na slika 21 e pretstaveno broiloto Iskra MT 831 i negovite specifi~ni 4.3. Blok-[ema i princip na slika 21 rabota na MBEB Na slika 22 e prika`an 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 35

36 slika 23 Detalen blok-dijagram na sovremeno MBEB Na detalniot blok-dijagram (slika 23) mo`e da se zabele`i deka sovremenite MBEB se sostojat od slednite sostavni blokovi: 1. tri merni sistemi (na barawe na klientot mo`e da se vgradi i ~etvrt meren sistem za nultiot sprovodnik); 2. stepen za napojuvawe od prekinuva~ki tip (na barawe na klientot mo`e 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; 36

37 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 pridru`eni 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. Principot na rabota na MBEB e mo[ne ednostaven. Imeno, poa\aj]i od izrazot za potro[ena elektri~na energija (3) koj glasi: A = t 0 p( t) dt... (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 mre`a. 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 mno`at po obrabotkata vo merniot sistem, pa potoa se vr[i nivno integrirawe vo vremeto (t) spored izrazot (4): A = t 0 u( t) i( t) dt... (4) Elektronskite broila so soodvetni elektronski kola ovozmo`uvaat mno`ewe i integrirawe na signalite proporcionalni so naponot i strujata na 37

38 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 u 1 (u) i preobrazuva~ na momentnata vrednost na strujata niz potro[uva~ot i(t) vo proporcionalen napon so momentna vrednost u 2 (i). Izleznite signali u 1 (u) i u 2 (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 mno`ewe. Strukturata na blokot za mno`ewe mo`e da bide razli~na, kako vo tehnolo[ki pogled taka i vo funkcionalen. Naj~esto se primenuva mno`a~ 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 mre`ata). Na izlezot od impulsniot mno`a~ (multiplikator) se dobivaat impulsi so plo[tina proporcionalna na proizvodot u 1 (u) u 2 (i). Impulsite od mno`a~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 t 2 -t 1 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 38

39 pogonuva displejot na broiloto na koj se poka`uva rezultatot od mereweto na energijata, iskalibrirano direktno vo kwh. Istoto principsko re[enie se koristi i kaj MBEB za merewe elektri~na energija vo trifazni mre`i. Jasno e deka vo vakov slu~aj potrebni se tri mno`a~i (M), za sekoja faza po eden, so soodvetni vlezni preobrazuva~i od napon vo napon i od struja vo napon. slika 25 Blok-struktura na trifazno MBEB 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 R P 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 na impulsi B 1 odnosno B 2, 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 prika`uvaweto na izmerenite energii po vid i tarifi. 39

40 Na slika 26 e prika`ana 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 mno`ewe na ovie naponski i strujni primeroci. Rezultatite od mno`eweto na primerocite se sobiraat, a zbirot ja pretstavuva konsumiranata energija (Ws, kwh). 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 mno`i so vrednosta izmerena pred i edna[ so vrednosta izmerena potoa (slika 27). Za ponatamu da se reduciraat potrebnite mno`ewa, ovie dve mno`ewa se reduciraat na edno, koristej]i go zbirot na dvata naponski primeroci. Ponatamu prodol`uva povtoruvaweto na mernata sekvenca. Sekoe vtoro merewe se meri istata vlezna vrednost (napon ili struja). slika 26 Elektri~na [ema na MBEB 40

41 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 - dol`ina na merniot ciklus [s]. Merenata energija za ednofazna mre`a iznesuva: t= n t= 0 A = 0,5 i ( u + u t... (5) n 1 n+ 1) Vo posledniot izraz oznakite go imaat slednoto zna~ewe: A - akumulirana energija [Ws]; i n - struen primerok vo vreme (t n ) [A]; u n-1 - naponski primerok vo vreme (t n-1 ) [V]; u n+1 - naponski primerok vo vreme (t n+1 ) [V]; u n =U sin ωt - naponski primerok vo vreme (t); i n =I sin (ωt + ϕ) - struen primerok vo vreme (t); u n-1 =U sin (ωt - α) - naponski primerok vo vreme (t - t); u n+1 =U sin (ωt + α) - naponski primerok vo vreme (t + t); α - agol pome\u struen i naponski primerok (α = ω t = 2πf t) [rad]; t - vreme pome\u struen i naponski primerok; ϕ - fazen agol pome\u naponot i strujata [rad]. 41

42 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 mre`ata. Ovaa informacija se prosleduva kon displejot kade istata se prika`uva. Od ovde proizleguva deka merniot sistem ja diktira sèvkupnata to~nost na mereweto na broiloto. Zaradi toa merniot sistem podle`i 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 Meren sistem so otporni~ki preobrazuva~i ([antovi) 42

43 {antot e otpornik so mala otpornost, niz koj protekuva primarnata struja. Toa sozdava mal pad na napon vrz nego (tipi~no okolu 60mV) koj mo`e 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 mo`e da pretstavuva golem problem, osobeno kaj golemostrujni instalacii. Samozagrevaweto mo`e 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 mo`e tolku mnogu da se pregree [to mo`e trajno da ja promeni negovata kalibrirana to~nost, ili vo kraen slu~aj mo`e duri i da se istopi. slika 29 Meren sistem so otporni~ki preobrazuva~i Ova poka`uva deka dinami~kiot opseg na [antot e relativno tesen vo granicite pome\u maksimalnata struja [to mo`e da ja izmeri pred da nastapi toplinskiot efekt i najmalata struja koja so istiot mo`e da se registrira, nad elektri~niot [um vo naponskoto merno kolo. Nominalni standardni vrednosti na [antot za broila e struja 40A i napon 60mV. Se izrabotuvaat od manganin so strujni priklu~oci od tvrd bakar. Zanemaruvaj]i ja parazitnata kapacitivnost, ekvivalentnata [ema na [antot mo`e 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 43

44 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 mo`e da se zgolemi i do 20 khz. Najgolemata prednost na [antovite e taa [to se tie evtini vo odnos na nivoto na performansite [to mo`at 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 Meren sistem so merni transformatori Za razlika od naponskite transformatori, strujnite transformatori go odr`uvaat 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 mo`e da se konvertira vo soodveten napon prigoden za A/D konverzija. Na toj na~in primarnata struja mo`e da se presmeta slika 30 Meren sistem so merni transformatori 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. Strujnite transformatori se primaren meren sistem kaj visokostrujnite i pove]efaznite merewa bidej]i ovozmo`uvaat 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 mo`e isto taka da im bide slabost. Imeno, dobro obu~en malverzator mo`e 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 mo`e da ja o[teti ili uni[ti ~uvstvitelnata elektronika vo broiloto. 44

45 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 mno`ewe. 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 slo`enost 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 45

46 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 slo`enata elektronika na broiloto 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 mo`e 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 postoi magnetno jadro koe bi mo`elo da se magnetizira, nitu pak postojat otporni~ki elementi koi mo`at 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 mno`at 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. 46

47 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 ovozmo`uva 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; 4. dolg `ivoten vek i golema doverlivost na rabotata na broiloto vo eksploatacija; 5. trifazno trisistemsko broilo mo`e isto taka da se vgradi vo trifazna tri`i~na ili ednofazna mre`a, pri [to energijata se meri so deklariranata to~nost; 6. isto broilo mo`e da se koristi za site fazni naponi vo opseg od 57,7 V do 240 V (t.n. multi-range napojuvawe) 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, 47

48 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 dol`ini, 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. 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 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- 48

49 ~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 mre`ata. Podetalno gledano, mikroprocesorot gi ovozmo`uva 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; odredeni nadzorni i upravuva~ki funkcii na broiloto povrzani so mereweto na faznite naponi; upravuva so diplejot; ovozmo`uva dvonaso~na lokalna komunikacija preku opti~kata porta; ovozmo`uva dvonaso~na dale~inska komunikacija preku nekoj od interfejsite ili modemite koi se vgradeni vo broiloto. ^asovnikot na realno vreme se bazira na kvarcen kristal so frekvencija khz. To~nosta na ~asovnikot odgovara na me\unarodniot standard IEC (stara oznaka IEC 62038). Toj sodr`i 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 slu`i vgradenoto sistemsko napojuvawe koe mo`e 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. ^asovnikot na realno vreme gi izvr[uva slednite funkcii: 49

50 generira merni periodi za presmetuvawe mo]nost i za registrirawe na krivata na optovaruvawe; ovozmo`uva 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 Napojuvawe na MBEB Stepenot za napojuvawe kaj MBEB se sostoi od tri dela: glavno napojuvawe (zadol`itelen 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 ovozmo`uva broiloto da raboti vo [irok naponski opseg koj se protega vo granicite od 57,7 V do 240 V. Stepenot za napojuvawe ovozmo`uva broiloto pravilno da raboti i koga istoto e priklu~eno samo na edna faza, a pritoa naponot na elektri~nata mre`a e samo 80% od nominalniot napon. Na barawe na kupuva~ite, vo broilata mo`at da se vgraduvaat i priklu~oci za nadvore[no napojuvawe, pri [to istoto mo`e 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 mo`e 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 ovozmo`uvaat 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 50

51 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 slu`i kako izvor za pomo[no napojuvawe, koe preku izvedeniot transformator dava dovolno energija na elektronskite kola vo broiloto za da mo`at da se ot~itaat podatocite od broiloto vo beznaponska sostojba, kako preku opti~kata porta, taka i na displejot na samoto broilo. 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 slu`at 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 superkondenzatori kako sistemsko napojuvawe, a sè pove]e se vgraduvaat samo litiumovi slika 36 Postdiplomski Litiumova studii pri baterija fakultet za kaj elektrotehnika MBEB i informaciski tehnologii - Skopje 51

52 baterii od kop~est tip, kako [to e prika`ano na slika 36. slika 37 slika 38 Plo~i so pe~ateno kolo od vnatre[nata elektronika na MBEB Iskra MT Preden panel kaj MBEB Displej Displejot kaj MBEB se izrabotuva od te~ni kristali (LCD Liquid Crystal Display). Se izveduva spored VDEW preporakite kako sedumsegmenten numeri~ki prika`uva~ so dodadeni prikazni mesta za znaci. Redovno ima [irok agol na vidlivost i vgradeno pozadinsko osvetluvawe, taka [to ovozmo`uva lesno ot~ituvawe na prika`uvanite podatoci. Za identifikacija na prika`uvanite podatoci se koristi OBIS kodirawe definirano spored standardot IEC (pet alfanumeri~ki znaci so visina od 6mm). slika 39 LCD displej na MBEB Na displejot se nao\aat i soodvetnite indikatori za nasokata na protok na energijata (kvadrantot), za prisustvo na fazni naponi, 52

53 fizi~kata edinica na tekovno prika`uvaniot podatok i nekolku signalni zna~ki koi indiciraat na tekovnata tarifa, nekoi momentni statusi na broiloto, alarmi itn Svetle~ki diodi (LED Light Emiting Diode) MBEB se opremuvaat so dve svetle~ki diodi smesteni na predniot panel. Ednata slu`i za ba`darewe i proverka na to~nosta na broiloto za aktivnata energija, a drugata mo`e da se programira da slu`i 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 anga`iranata 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 Tasteri Na ku]i[teto na MBEB se vgraduvaat najmnogu do dva tasteri koi mo`at da gi imaat slednite funkcii: RESET - taster koj ima reze so mo`nost za plombirawe; slu`i za ra~no izveduvawe na presmetkovno resetirawe na broiloto; POVIK - ovoj taster e sekoga[ dostapen; negovata primarna funkcija e prika`uvawe na podatocite na barawe na operatorot. slika 40 Tasteri kaj MBEB Zavisno od dol`inata na pritiskawe na tasterite kako i kombinacijata na pritisnatite tasteri, mo`ni se slednite funkcii: birawe re`im 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; 53

54 resetirawe na alarmite. Pokraj ovie dva tasteri, kaj MBEB mo`e da se vgradi i tret taster koj se nao\a naj~esto pod poklopecot na broiloto. Toj slu`i za vlez vo re`im na programirawe na broiloto vo laboratorija, a voedno slu`i i kako hardverski klu~ za za[tita na broiloto od neovlasteni intervencii 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 (stara oznaka IEC 61107) mod C so lozinka; IEC Vo prodol`enie se pretstaveni nekolku naj~esto koristeni tehnologii IrDA (Infrared Data Adapter) - opti~ka porta Na predniot panel kaj sovremenite MBEB se nao\a opti~ka porta koja odgovara na standardot IEC Taa slu`i 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 baud. Komunikacijata se izveduva preku soodvetna opti~ka sonda koja so pomo[ na permanenten magnet se prilepuva na opti~kata porta na broiloto CS interfejs Interfejsot CS e vsu[nost strujna jamka so definirana struja 20mA, spored DIN 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 baud. Vo strujnata jamka mo`at da se priklu~at najmnogu do ~etiri broila, pri [to dol`inata na 54

55 jamkata smee da bide do 1.500m; ako ovaa dol`ina e pokratka, vo jamkata mo`at da se priklu~at do [est broila. Karakteristi~no za ovoj interfejs e toa [to zaradi kompatibilnosta na komunikaciskiot protokol, toj mo`e da se koristi i za SCADA 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 baud. RS 232 interfejsot po pravilo slu`i za priklu~uvawe na nadvore[en modem, pri [to rastojanieto do broiloto ne smee da bide pogolemo od 15m 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 baud, a rastojanieto pome\u broilata i komunikatorot ne smee da bide pogolemo od 1.200m. I ovoj interfejs mo`e da se koristi za SCADA 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 slu`i 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 mo`at i da se zamenuvaat so drugi moduli od paletata komunikaciski moduli koi gi nudi proizvoditelot na broiloto. Koga komunikaciskiot modul ]e se vmetne vo 55

56 broiloto, toa ispra]a identifikacionen kod preku I/O sobirnicata vo broiloto, mikroprocesorot vgraden vo broiloto prepoznava koj modul e 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 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 mo`at da se vgradat najrazli~ni izlezi. Skoro kaj site sovremeni MBEB mo`at 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 onevozmo`eno merewe mo]nost; izlez za indicirawe na nasokata na protok na energijata; alarmen izlez; statusen izlez (snemuvawe napon vo mre`ata, fazen napon povisok ili ponizok od podesenite vrednosti, energija vo odreden kvadrant itn.) Firmware kaj MBEB Terminot firmware za prvpat se pojavuva vo 1967 godina od strana na Ascher Opler vo napisot Datamation article. Originalno, toj podrazbiral sodr`ina 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. 56

57 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 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 firmwareot 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[ mo`at 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 mo`at 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) Za[tita od zloupotreba na MBEB Broilata mo`at 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 57

58 malverzantski aktivnosti. Na primer, kako seriska oprema ili na posebno barawe na kupuva~ite, broilata mo`at da bidat opremeni so senzori za 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 mo`en. 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 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. 58

59 Broilata so vgradeni tri merni sistemi se nameneti za priklu~uvawe kon trifazna ~etiri`i~na mre`a. Broilata so vgradeni dva merni sistemi se nameneti za priklu~uvawe kon trifazna tri`i~na mre`a. Pritoa priklu~uvaweto mo`e da bide direktno, poluindirektno ili indirektno. slika 43 slika 44 slika 45 Direktno, poluindirektno i indirektno priklu~uvawe na MBEB AMM sistemi za dale~insko ot~ituvawe na MBEB Novite tehnologii za komunikacija i razvojot na internet mre`ata ovozmo`ija 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 ovozmo`uvaat 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. 59

60 slika 46 Primena na MBEB vo AMM sistemi AMM sistemot ovozmo`uva sobirawe, skladirawe i obrabotka na podatocite za registriranata energija na site nivoa na nejzinata potro[uva~ka, prenos i proizvodstvo. Modularnosta na dizajnot ovozmo`uva primena na razli~ni merni i komunikaciski uredi vo eden sistem. Poddr`ani 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 , IEC , FTP, NTP, SNMP, SOAP itn.). 60

61 Korisni~kiot softver za nadgleduvawe i rabota so sistemot e mo[ne ednostaven za krajniot korisnik i ovozmo`uva ednostavno sobirawe i obrabotka na podatocite, nadzor i menaxment na mre`ata. 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) ovozmo`uva 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 `elba na operativniot centar. slika 47 Konkreten AMM sistem slika 48 61