Селиванова З.М., Иванов С.В.

Тамбовский государственный технический университет, Россия

Информационно-измерительная система дистанционного контроля теплофизических свойств теплоизоляционных материалов.

В настоящее время существует проблема контроля параметров выпускаемой продукции непосредственно в производственном цехе при критичных условиях окружающей среды, определяемых в течение производственного процесса изготовления изделий. В связи с этим ставится задача разработки измерительных средств, способных осуществлять оперативный и точный контроль дистанционно в динамическом режиме в процессе производства изделий для уменьшения количества выпускаемой продукции, не соответствующей нормативным требованиям.

Одним из направлений решения поставленной задачи является разработка информационно-измерительной системы (ИИС) дистанционного контроля теплофизических свойств теплоизоляционных материалов (теплопроводности).

Применение ИИС дистанционного контроля (ДК) на производстве теплоизоляционных материалов позволит производить контроль их теплофизических свойств в реальном масштабе времени, тем самым повышая качество изготавливаемых материалов и значительно снижая брак.

На базе ИИС ДК контроля теплофизических свойств твёрдых материалов предлагается построить два вида систем дистанционного контроля: локальную и глобальную. В локальной ИИС ДК в качестве канала передачи данных используется беспроводная локальная промышленная сеть. Данная измерительная система применяется в тех случаях, когда не требуется передавать измеренную информацию на значительные расстояния, т.е. линия производства и исследовательская лаборатория находятся на территории одного завода. В ИИС ДК второго вида в качестве канала передачи данных используется глобальная сеть интернет, что позволяет применять указанные системы на любых расстояниях (рис. 1).

Рис. 1. Структурная схема ДК теплопроводности объектов измерения с использованием ИИС

При дистанционном контроле теплопроводности осуществляется измерение сигналов с первичных измерительных преобразователей (датчиков температуры измерительного зонда ИИС, расположенного в процессе измерения на объекте измерения), их предварительная обработка, преобразование в цифровую форму и визуализация с применением беспроводных каналов связи.

Архитектура разрабатываемой ИИС ДК определяется следующими компонентами и функциональными возможностями системы: используемым измерительным каналом, его пропускной способностью, помехозащищенностью и скоростью передачи данных в локальной или глобальной сети; блоком синхронизации при сборе и передаче измеряемой информации от датчиков и ИИС ДК в удаленный компьютер; возможность функциональной адаптации, т.е. изменения конфигурации и репрограммирования измерительных компонентов и микропроцессорных блоков ИИС ДК при изменении технических и эксплуатационных требований к системе; обеспечение экономической и технической эффективности системы с точки зрения энергосбережения; повышение надежности функционирования ИИС ДК при передаче, приеме и обработке информации с целью обеспечения её достоверности и безотказной работы системы.

Для оценки экономической эффективности ИИС ДК при выборе оптимальной структуры существует некоторое значение С, при котором критерий F, комплексно учитывающий параметры системы: точностные, структурные и надежности, минимален.

F(C, S, N) = [K₁(С, П, О, d) + K₂(C, S, P) + (C, N, A)] ® min,

C, S

где C – затраты на изготовление ИИС ДК; S – структура системы; N – надежность; K₁, K₂ – весовые коэффициенты; П – помехозащищенность; О – оперативность; d – точность контроля теплопроводности; Р – программное обеспечение; А – вероятность безотказной работы системы.

Таким образом, к основным задачам создания ИИС ДК ТФС материалов следует отнести:

- обеспечение достоверности и помехозащищённости измеренной информации при ДК теплопроводности выпускаемой продукции;

- автоматизация процесса контроля ТФС теплоизоляционных материалов;

- разработка математического, алгоритмического, метрологического, информационного и программного обеспечений ИИС ДК.

Предлагается подход к построению ИИС ДК для неразрушающего контроля теплопроводности теплоизоляционных материалов: пластмасс, линолеумов, винилискож, основанный на создании оптимального архитектурного решения системы ДК при минимальных затратах на изготовление и способе дистанционного контроля теплопроводности материалов, отличающимся от существующих автоматизированным контролем теплопроводности непосредственно в производственном цехе на конвейерной линии получаемой продукции с целью получения и дистанционной передаче оперативной и точной комплексной информации о теплопроводности изготавливаемых теплоизоляционных материалах для последующей её обработки и принятия решений по формированию рекомендаций технологу при отклонении теплопроводности исследуемых материалов от диапазона допустимых значений.