Методические указания к выполнению лабораторной работы №643 по курсу «Технические средства систем автоматизации и управления» для студентов, обучающихся по специальности 220201 «Управление и информатика в технических системах» Издательство icon

Методические указания к выполнению лабораторной работы №643 по курсу «Технические средства систем автоматизации и управления» для студентов, обучающихся по специальности 220201 «Управление и информатика в технических системах» Издательство


Смотрите также:
Методические указания к выполнению лабораторной работы №4 по курсу «Основы автоматизации...
Методические указания к выполнению лабораторной работы для студентов специальности 220201...
Методические указания к выполнению лабораторной работы для студентов специальности 220201...
Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине «Микропроцессорные устройства...
Рабочая программа по дисциплине сд...
Программа и методические указания итогового междисциплинарного экзамена по специальности 220201...
Рабочая программа по дисциплине сд...
Методические указания к лабораторной работе 4 изучение аспирационного психрометра для студентов...
Методические указания к лабораторным работам №1-­5 для студентов специальности 210100...
Методические указания по выполнению курсового проекта для студентов 5 курса специальности 210100...
Лабораторный комплекс для изучения микропроцессорных приборов диск 250м казьмин В. П., Седых М...
Лабораторный комплекс для изучения микропроцессорных приборов метран 900 Казьмин В. П....



Загрузка...
скачать



Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

_________________________________________________


Утверждаю

Зам. Директора ИК по учебной работе

__________ С.А. Гайворонский

«___»____________2010г.


В.Н Скороспешкин


ЦИФРОВОЙ КАНАЛ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МЕТРАН 100


Методические указания к выполнению лабораторной работы №643 по курсу «Технические средства систем автоматизации и управления» для студентов, обучающихся по специальности 220201 - «Управление и информатика в технических системах»


Издательство

Томского политехнического университета

2010

УДК 621.1:53.08(075.8)

ББК 31.32

С446


Скороспешкин В.Н.

С446 Цифровой канал измерительного преобразователя МЕТРАН 100: методические указания к выполнению лабораторной работы №643 по курсу «Технические средства систем автоматизации и управления» для студентов, обучающихся по специальности 220201 «Управление и информатика в технических системах» / В.Н. Скороспешкин. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2010. – 34 с.


УДК 621.1:53.08(075.8)

ББК 31.32


Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры автоматики и компьютерных систем АВТФ « __ » ______ 2010 г.


Зав. кафедрой АиКС

доктор технических наук ___________^ Г.П. Цапко


Председатель учебно-методической

комиссии ___________В.И. Рейзлин

Рецензент

Доцент, кандидат технических наук

^ В.И. Коновалов


© Скороспешкин В.Н. ,2010
© Томский политехнический университет, 2010

© Оформление. Издательство Томского
политехнического университета, 2010


^ ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Цель работы состоит в изучении методики настройки измерительного преобразователя Метран 100 с помощью программы HART-Master и получении практических навыков выполнения данной операции.


1. ^ МЕТОДИКА НАСТРОЙКИ

Конфигурационная программа HART-Master предназначена для настройки интеллектуальных датчиков давления Метран 150, Метран-100, Метран-49, Rosemount 3051С/T, Rosemount 3051S, Rosemount 1151 интеллектуальных преобразователей температуры Метран-280-1, Метран-280-2, Rosemount 248, преобразователей расхода Метран-300ПР, Метран-303ПР и других устройств, поддерживающих HART-протокол. Для работы программы с датчиками необходим HART-модем (например, Метран-681, Метран-682) или HART-мультиплексор Метран-670. Имеет удобный интерфейс пользователя на русском и английском языках.

HART-Master позволяет выполнить:

  • поиск устройств, подключенных к HART-модему или к HART-входам мультиплексора;

  • поиск устройств, подключенных по RS-485 интерфейсу и поддерживающих канальный уровень HART;

  • считывание переменных процесса;

  • считывание информации о HART-устройстве и сенсоре;

  • тест устройства;

  • настройку HART устройства;

  • настройку сенсора (Метран-150, Метран-100, Метран-49, Rosemount 3051С/T, Rosemount 3051S, Rosemiount 1151, Метран-280-1, Метран-280-2, Rosemount 248, Метран-300ПР, Метран-303ПР);

  • настройку ЦАП;

  • архивирование параметров.

^ Минимальное аппаратное обеспечение:

- процессор Pentium, 16 Мбайт ОЗУ;

видеоадаптер VGA 800x600, 16 цветов;

- CD-ROM;

- свободный последовательный COM-порт или USB-порт;

- 10 Мбайта свободного пространства на жестком диске.

^ Рекомендуемое аппаратное обеспечение:

- процессор класса Pentium II, 128 Мбайт ОЗУ;

- видеоадаптер SVGA 1024x768, 256 цветов;

- CD-ROM;

- свободный последовательный СОМ-порт или USB-порт;

- 30 Мбайт свободного пространства на жестком диске.

^ Программное обеспечение – операционная система Microsoft Windows 98/NT/2000/ХР.

Программа поставляется в виде исполняемого файла Setup.exe для операционной системы Microsoft Windows, при запуске которого производится установка программы в диалоговом режиме на компьютер пользователя.

Работа с HART-устройством ведется пользователем в главном окне программы.

После выбора нужного устройства из списка HART-устройств пользователь приступает непосредственно к работе с устройством.

^ Операция программы "Информация о датчике" позволяет пользователю получить информацию:

о переменных процесса:

- текущее значение параметра;

- процент диапазона измерений;

- выходной сигнал в мА;

- верхний и нижний пределы измерений;

об устройстве:

- производитель;

- тип датчика;

- серийный номер;

- версия протокола HART и т.д.;

о сенсоре (дополнительно для поддерживаемых датчиков):

- модель;

- дата выпуска;

- исполнение по кислороду;

- код основной погрешности;

- исполнение по назначению;

- климатическое исполнение и т.д.;

^ Операция программы "Настройка датчика"

позволяет пользователю настроить следующие параметры:

- единицы измерения;

- верхнюю и нижнюю границы диапазона;

- тип передаточной функции;

- время установления выходного сигнала;

- пользовательские параметры (тег, дату, номер сборки и т д.);

- а также провести диагностику датчика (ПЗУ на плате АЦП, EEPROM микропроцессора, сенсора и т.д.).

^ Операция программы "Настройка сенсора" обеспечивает пользователю, с использованием образцовых средств задания давления, возможности по:

- корректировке нуля;

- калибровке пределов измерений;

- чтению информации о сенсоре (серийный номер сенсора, ВПИ, НПИ сенсора и т д.).

^ Операция программы "Настройка ЦАП" позволяет пользователю выполнить:

- калибровку токового выхода датчика;

-тестирование токового выхода.

Опция программы "Регистратор" позволяет регистрировать и архивировать данные измерительного процесса.

Программа позволяет считывать, записывать в файл на диск и отображать на графике данные о токе и значения четырех динамических переменных с устройств, установленных в сети. Пользователь выбирает устройства, для которых необходимо считать данные, указывает имя файла, в который будут записываться данные, задает интервал опроса устройств, а так же указывает количество измерений, которое будет произведено и занесено в архив. Запись результатов производится в текстовый файл с разделителями (*.csv-файл), которые затем могут быть обработаны в программе Microsoft Excel. Время опроса зависит от количества опрашиваемых устройств и их быстродействия (минимальное время между измерениями составляет 1 с). Чтобы осуществлять опрос нескольких каналов мультиплексора существует режим мультиканального опроса. В этом режиме время доступа к данным устройства возрастает и занимает не менее 3 с.

Для визуального отображения информации в программе имеется возможность просмотра графика. На графике отображается следующая информация:

- наименование текущего устройства;

- список переменных, значения которых отображаются в виде

графика;

- время измерения значений переменных в формате чч:мм;

- значение измеряемой величины в текущих единицах

измерения;

- график значений переменных, считанных с выбранного

устройства.

Программа HART-Master предоставляет пользователю возможность ознакомиться с основными функциями программы в "Демонстрационном режиме" без подключения реального устройства.

Для запуска программы выберите меню «Пуск», далее «Программы», затем «Hart Master» и пункт HartMaster. Если программе инсталляции было указано создать ярлык программы, то для запуска программы достаточно щелкнуть мышью на ее ярлычке, расположенном на рабочем столе. При работе с программой желательно закрыть все остальные программы.

В главном окне программы (рисунок 1) отображаются:

  1. Заголовок программы (рисунок 1, поз. 1) - содержит имя коммуникационного порта, к которому подключен HART модем.

  2. Меню команд (рисунок 1, поз. 2) - содержит команды настройки и управления программой;

  3. Вкладки (рисунок 1, поз. 3), на которых пользователь может найти элементы для получения информации о подключенных устройствах и управлении ими.





Рисунок 1 - Главное окно программы


1 – заголовок программы; 2 – меню программы; 3 – закладки; 4 – статус датчика; 5 – строка состояния; 6 – ответ датчика; 7, 8 – индикация состояния связи с устройством.

Меню команд

1. Пункт меню «Конфигурация»

Это меню содержит команды для настройки программы. Настройку программы требуется производить при первом запуске программы после установки на компьютер, а также при подключении HART модема или мультиплексора к другому разъему последовательного порта. При завершении работы программа запоминает выбранные настройки и при дальнейших запусках настройка не требуется.

Конфигурация:

Горячая клавиша: Ctrl + P.

Используя данную команду, пользователь может произвести следующие настройки:

- выбрать COM порт, к которому подключен HART-модем/HART- мультиплексор;

- установить количество знаков после запятой при выводе чисел;

- установить количество неудачных попыток, при работе с HART устройством, которые должна сделать программа перед тем как выдать сообщение об ошибке;

- установить задержку после выполнения каждой HART команды (в миллисекундах). Служит для повышения устойчивости связи.;

- вкл/выкл режим показа канального уровня HART, который предоставляет возможность наблюдать за обменом с HART устройствами (нужно только для опытных пользователей);

- вкл/выкл режим протоколирования всех операций с HART устройствами в текстовый файл. Файл протокола находится в каталоге программы и называется hartmaster.log.

Выход:

Горячая клавиша: Alt + F4.

Данная команда используется для корректного завершения работы программы.

2. Пункт меню «Команды»

Это меню содержит команды для работы с текущим устройством:

^ Присвоить адрес опроса

Используется для присвоения нового адреса опроса текущему устройству.

Перезагрузка микропроцессора

Используется для перезагрузка микропроцессора текущего устройства

^ Количество преамбул в ответе

Всем сообщениям, передаваемым HART приборами, предшествует определенный набор символов, называемых преамбулами. HART приборы не должны передавать меньше 5 преамбул. Это дает достаточное время, для установления несущей частоты, и позволяет управляющему устройству настроить свои входные схемы для приема сообщения. Для HART приборов рекомендуется отправлять не более 20 преамбул. Данная команда используется для установки количества преамбул в ответе для текущего устройства.

^ Сброс флага изменения конфигурации

Используется для сброса флага изменения конфигурации текущего устройства. Флаг изменения конфигурации устанавливается при операциях записи и калибровки датчика. Этот флаг устанавливается в статусе датчика.

Демо-режим

Используется для Входа/Выхода из демо-режима

3. Пункт меню «Помощь»

Это меню содержит команды для получения справочной информации:

Вызов справки:

Горячая клавиша: F1.

Данная команда используется для вывода справки о текущей операции либо команде.

О программе:

Вывод сведений о программе, ее версии и авторских правах

4. Пункт меню «Язык»

Это меню содержит команды для выбора языка программы

Русский - устанавливает русский язык

English - устанавливает английский язык

После выполнения команды необходимо перезапустить программу, чтобы изменения вступили в силу. Для этого завершите работу программы, и запустите её снова

В любое время пользователю доступны сведения о текущем состоянии устройства.

  1. Возможные состояния датчика (поле «Статус датчика» рисунок 2, поз. 5):

    1. ОК;

    2. Первичная переменная вне диапазона;

    3. Аналоговый выход ограничен;

    4. Аналоговый выход зафиксирован;

    5. Доступен дополнительный статус - Пользователь может посмотреть дополнительную диагностическую информацию;

    6. Холодный старт - Выполнена первая команда после включения датчика;

    7. Конфигурация изменена - Предыдущие команды изменили конфигурацию устройства;

    8. Устройство неисправно.

2. Пользователь так же может в любое время просмотреть результаты выполнения команд в поле «Ответ датчика» (рисунок 2, поз. 8). Ниже перечислены возможные результаты выполнения команд:

2.1 Ошибок нет;

2.2 Неправильный выбор параметра;

2.3 Параметр слишком велик;

2.4 Параметр слишком мал;

2.5 Для выполнения команды не хватает данных;

2.6 Специфическая ошибка при выполнении команды;

2.7 Защита записи - Устройство находится в режиме защиты записи;

2.8 Устройство занято - Для выполнения команды устройству требуется дополнительное время;

2.9 Команда не реализована.

3. Индикаторы (рисунок 2, поз.9, 10) отображают процесс передачи/приема команд.

Во время связи с устройством могут возникать ошибки передачи/приема информации (ошибки связи), которые отображаются с помощью появляющихся предупреждений:

1. Переполнение приёмного буфера (buffer overflow) – Длина сообщения больше приемного буфера устройства;

2. Ошибка контрольной суммы (checksum error) - Контрольная сумма не соответствует приемному сообщению;

3. Ошибка фрагментации (framing error) - При передаче были пропущены один или более START, PARITY, STOP биты;

4. Ошибка переполнения (overrun error) - Необработанные байты сообщения были перезаписаны байтами нового сообщения;

5. Ошибка чётности (parity error) - Байт четности не соответствует байту контрольной суммы.

В окне программы при работе с датчиком через мультиплексор (рисунок 2) отображаются:

  1. Заголовок программы (рисунок 2, поз. 1) - содержит имя коммуникационного порта, к которому подключен HART мультиплексор.

  2. Меню команд (рисунок 2, поз. 2) - содержит команды настройки и управления программой;

  3. Вкладки (рисунок 2, поз. 3), на которых пользователь может найти команды для настройки датчика.




Рисунок 2 - Окно программы при работе с датчиком через мультиплексор


1 – заголовок программы; 2 – меню команд; 3 – закладки; 4 – список HART устройств в сети; 5 – статус датчика; 6 – строка состояния; 7 – команда "Прочитать все каналы"; 8 – ответ датчика; 9, 10 – индикация состояния связи с устройством.


^ Настройка программы

Настройку программы требуется производить при первом запуске программы после установки на компьютер, а также при подключении HART модема к другому разъему последовательного порта. При завершении работы программа запоминает выбранные настройки и при дальнейших запусках настройка не требуется. Настройка осуществляется через команду меню «Конфигурация», пункт «Конфигурация» или одновременным нажатием клавиш Ctrl+P.



Рисунок 3 - Настройка программы

В окне «Конфигурация» устанавливают следующие параметры:

  1. HART Modem – имя порта, к которому подключен HART модем/мультиплексор (COM1, COM2, ...)

  2. Числа – управление отображением числовых значений (количество знаков после запятой).

  3. Master – параметры HART мастера:

    1. Выбор типа мастера: первичный или вторичный

    2. Количество попыток при ошибках.

    3. Время предоставления линии (мс): пауза между командами, необходимая для работы второго мастера (ручной коммуникатор). Для коммуникатора М650 время предоставления линии составляет 400 мс, а для FR375 и FR275 – 75 мс. Если возникают проблемы при работе двух мастеров на линии, попробуйте изменять время предоставления линии в диапазоне от 10 до 1000 мс.

4. Режимы работы:

    1. Показывать канальный уровень HART (рисунок 23)

    2. Режим журнала – протоколирование всех операций HART сети в текстовый файл. Файл протокола находится в каталоге программы и называется HartMaster.log.

5. Режимы работы с сетью:

Режим с сетью HART-устройств

    1. Режим работы с сетью RS-485 устройств.

^ Работа с сетью RS-485

Мультиплексор, подключенный по интерфейсу RS-485, имеет HART-подобный канальный уровень.

Поиск и идентификация мультиплексоров в сети RS-485 осуществляется по уникальному адресу опроса, который может принимать значения от 0 до 15.

Для работы с сетью RS-485 устройств включите соответствующий режим в "Конфигурации" (Ctrl+P).

Работа с сетью RS-485 устройств осуществляется в главном окне программы, вкладка «Работа с сетью» (рисунок 4). В списке (рисунок 4, поз. 1) устройств, отображаются мультиплексоры, подключенные к сети и осуществляется выбор текущего устройства.




Рисунок 4 - Работа с сетью HART устройств

1 – список мультиплексоров в сети; 2 – команда «Опросить сеть»; 3 – команда «Присвоить адрес опроса»; 4, 5 - информация обустройстве.

1. Поиск мультиплексоров в сети

Текущая вкладка "Сеть":

Команда «Опросить сеть» (рисунок 4, поз. 2) осуществляет последовательный опрос мультиплексоров, подключенных к сети, начиная с адреса опроса 0 и до 15. Найденные мультиплексоры отображаются в списке устройств (рисунок 4, поз. 1). При нахождении мультиплексора по адресу опроса 0 программа продолжает опрос, т.к. нулевой адрес опроса не означает наличие одного мультиплексора в сети. Прервать процесс опроса можно в любой момент с помощью команды «Остановить».


^ Работа с сетью HART устройств

В двухпроводной системе связи можно работать:

  • с одним подчиненным устройством (подчиненное устройство имеет фиксированный адрес опроса, равный нулю), при этом первичная переменная может быть считана как аналоговая величина, или по цифровому каналу;

  • с двумя или более HART устройствами, которые могут быть соединены вместе через один канал передачи. В такой системе каждое устройство имеет свой уникальный адрес.

HART протокол позволяет адресовать на одной паре проводов до 15 HART устройств. Аналоговые сигналы в этом режиме использовать нельзя, поскольку они будут просто складываться друг с другом в общем контуре. В этом случае каждое устройство устанавливает свой аналоговый выход на фиксированный уровень токового сигнала 4 мА (только питание). Идентификация устройства в сети HART устройств, осуществляется по уникальному адресу опроса, который может принимать значения от 1 до 15. Присвоение ненулевого адреса опроса фиксирует выходной аналоговый сигнал на уровне 4 мА.

Работа с сетью HART устройств осуществляется в главном окне программы, вкладка «Сеть» (рисунок 6). В списке HART устройств (рисунок 6, поз. 1), отображаются найденные устройства (формат обозначения устройства показан на рисунок 5), и осуществляется выбор текущего устройства.




Рисунок 5 - Запись устройства в списке HART устройств


В области информация о датчике отображается информация об устройстве (рисунок 6, поз 5).

Версия HART протокола 5.0 предполагает для передачи цифровой информации использовать принцип частотной модуляции. Под версией датчика подразумевается версия аппаратного обеспечения устройства. Физический интерфейс – американский стандарт для телефонии Bell-202.





Рисунок 6 - Работа с сетью HART устройств

1 – список HART устройств в сети; 2 – команда «Опросить сеть»; 3 – команда «Присвоить адрес опроса»; 4, 5 - информация об устройстве.

1. Поиск устройств в сети при работе через модем

Текущая вкладка "Сеть":

Команда «Опросить сеть» (рисунок 6, поз. 2) осуществляет последовательный опрос устройств, подключенных к сети, начиная с адреса опроса 0 и до 15. Найденные устройства отображаются в списке устройств (рисунок 6, поз. 1). При нахождении устройства по адресу опроса 0 программа прекращает опрос, т.к. нулевой адрес опроса подразумевает наличие только одного устройства в сети. Прервать процесс опроса можно в любой момент с помощью команды «Остановить».

2. Поиск устройств в сети при работе через мультиплексор

Текущая вкладка "Работа с MUX":

Поле информация о мультиплексоре содержит список каналов. Двойное нажатие левой кнопки мыши по выбранному каналу осуществляет последовательный опрос устройств, подключенных к нему, начиная с адреса опроса 0 и до 15. Найденные устройства отображаются в списке устройств (рисунок 2, поз. 4). При нахождении устройства по адресу опроса 0 программа прекращает опрос, т.к. нулевой адрес опроса подразумевает наличие только одного устройства в сети. Для первичной идентификации приборов, подключенных к мультиплексору, рекомендуется опросить все каналы командой "Прочитать все каналы" (рисунок 2, поз.7)

3. Выбор текущего устройства

В списке подключенных устройств с помощью мыши или клавиатуры выберите из списка нужное устройство. Программа автоматически считает идентификатор устройства, информацию об устройстве и запустит самотестирование устройства.

4. Присвоение адреса опроса

Выберите из списка необходимое устройство и выполните команду «Присвоить адрес опроса». В появившемся диалоговом окне (рисунок 7) введите новый адрес опроса (целое число от 0 до 15) и нажмите «ОК».





Рисунок 7 - Присвоение адреса опроса

Программа запишет в устройство новый адрес опроса, обновит список устройств и запустит процедуру самотестирования устройства.

^ Информация о датчике

1 – показать соответствующую величину в отдельном окне; 2 – начать/остановить периодическое считывание переменных процесса; 3 – график токового выхода; 4 – считать дополнительную информацию о датчике; 5 – считать информацию о текущем диапазоне измерений.





Рисунок 8 - Информация о датчике

^ Чтение переменных процесса

Текущая вкладка "Инф. о датчике":

Первичная переменная устройства представляет собой основную переменную прибора. Первичной переменной, для датчиков Метран-100, FR-3051C и FR-3051S является давление, для датчиков Метран-280-1, Метран-280-2 и FR-248 – температура, для датчика Метран-300ПР, Метран-303ПР - расход (смотри РЭ на Метран-300ПР, Метран-303ПР). Выберите команду «Начать считывание» (рисунок 8, поз. 2). Программа начнет периодическое считывание текущего значения первичной переменной, процента от диапазона и токового выхода. Чтобы остановить периодическое считывание выберите команду «Остановить». Для вывода величины в отдельном окне (рисунок 9 – на примере давления) нажмите на кнопку (рисунок 8, поз.1).





Рисунок 9 - Периодическое считывание давления

Для возврата в обычный режим выберите команду «Выход».

1. Чтение информации о текущем диапазоне измерений

Вкладка "Инф. о датчике", команда «Прочитать» (рисунок 8, поз. 5). В области текущий диапазон, программа отобразит значения верхнего и нижнего пределов измерений в текущих единицах измерения.

^ Чтение информации об устройстве

В области "Информация о датчике " программа отобразит следующие параметры:

- Производитель.

- Тип устройства.

- Модель датчика.

- Серийный номер.

- Версия протокола HART.

- Версия датчика.

- Физический интерфейс.

- Версия программного обеспечения.

- Дистрибьютор.

Чтение указанных параметров происходит автоматически при переходе на вкладку "Инф. о датчике"

^ Дополнительная информация

Вкладка "Инф. о датчике", комадна "Дополнительно":

Все команды HART протокола можно разделить на 3 группы: универсальные, общие и специальные. Универсальные команды поддерживаются всеми HART-совместимыми устройствами; общие применяются для широкого класса приборов. Зачастую стандартных команд протокола HART недостаточно для полноценной работы датчика, поэтому производители вынуждены разрабатывать некоторые дополнительные команды. В протоколе HART они относятся к разряду специальных и доступ к ним при помощи оборудования от стороннего производителя возможен только при поддержке этих команд, используемым оборудованием. Без поддержки этих команд, датчик воспринимается как абстрактное устройство, поддерживающее HART-протокол, независимо от его функционального назначения. При работе с датчиком, как с абстрактным устройством кнопка «Дополнительно» будет неактивна. В окне «Дополнительно» отображается информация об уникальных параметрах датчиков Метран-100, FR-3051C, FR-3051S, Метран-280-1, Метран-280-2.

^ Настройка датчика

Вкладка «Настройки датчика». Пользователь может провести диагностику устройства и настроить следующие параметры:

  • единицы измерения;

Настройка единиц измерения

Текущая вкладка "Настр. датчика":

Выберите вкладку «Выбор единиц измерения» (рисунок 10). Определяет текущее значение единиц измерения команда.

«Прочитать» (рисунок 10, поз. 3). Для смены единиц измерения выберите из списка (рисунок 10, поз. 1) нужные единицы измерения и выполните команду «Записать» (рисунок 10, поз. 2). Синим цветом отображаются изменения, не записанные в датчик. Если подключен неизвестный датчик, в списке единиц измерения будут представлены все единицы измерения.



Рисунок 10 - Выбор единиц измерения

1 – выбор единиц измерения; 2 – запись выбранных единиц измерения в устройство; 3 – чтение настройки единиц измерения устройства.


  • выходной аналоговый сигнал;

Настройка параметров выходного сигнала

Текущая вкладка "Настр. датчика":

Выберите вкладку «Выходной сигнал» (рисунок 11). Чтобы прочитать настройки параметров выходного аналогового сигнала, выполните команду «Прочитать» (рисунок 11, поз. 4).

Пользователь может изменить следующие параметры:

1. Верхнюю и нижнюю границы диапазона измерений датчика (рисунок 11, поз. 1), путем указания числового значения в текущих единицах измерений. Для определения прямого выходного сигнала (4…20 мА) следует указать значение верхней границы большее, чем нижней границы. Для определения инверсного выходного сигнала (20…4 мА) следует указать значение верхней границы меньшее, чем нижней границы.

2. Тип передаточной функции (рисунок 11, поз. 2), путем выбора из списка.

3. Время усреднения (рисунок 11, поз. 3), путем указания числового значения в секундах в диапазоне, указанном в документации на датчик.

Для записи изменений выполните команду «Записать» (рисунок 11, поз. 5). Синим цветом отображаются изменения, не записанные в датчик.

Так же пользователь может получить информацию о типе сигнала тревоги (нижний, верхний), состоянии режима защиты записи и состоянии монопольного режима (off – не включен, on - включен).




Рисунок 11 - Настройка параметров выходного сигнала

1 – значения верхней и нижней границы диапазона измерений в текущих единицах измерения; 2 – вид передаточной функции; 3 – время усреднения (установления) выходного сигнала в секундах; 4 – прочитать параметры выходного сигнала; 5 – записать параметры выходного сигнала; 6 – установка верхней границы диапазона измерений; 7 – установка нижней границы диапазона измерений.

Внимание! Изменения вступят в силу только после выполнения команды «Записать».

Помимо прямого указания числового значения, другим способом установки границ диапазона является способ установки при помощи реального входного воздействия. В этом случае верхняя граница диапазона и нижняя граница диапазона устанавливаются отдельно друг от друга:

Помимо прямого указания числового значения, другим способом установки границ диапазона является способ установки при помощи реального входного воздействия. В этом случае верхняя граница диапазона и нижняя граница диапазона устанавливаются отдельно друг от друга:

1. Выполните команду «Установить верхнюю границу диапазона» (рисунок 11, поз. 6).

2. Программа начнет периодическое считывание текущего значения первичной переменной, и будет отображать это значение в отдельном окне (рисунок 12).

3. С помощью внешнего задатчика пользователь устанавливает нужное значение первичной переменной.

4. Затем пользователь выполняет команду «Установить» и программа определяет текущее значение первичной переменной в качестве верхней границы диапазона.





Рисунок 12 - Установка верхней границы диапазона измерения

Установка нижней границы диапазона измерения (соответствия 4 мА и первичной переменной) производится аналогично.

Примечание: При установке нижней границы, диапазон измерений датчика сохраняется, т.е. верхняя граница диапазона сдвигается эквивалентно нижней. При установке верхней границы диапазона, нижняя не меняется.

  • пользовательские параметры.

Установка пользовательских параметров

^ Текущая вкладка "Настр. датчика":

Выберите вкладку «Пользовательские параметры» (рисунок 13). Для чтения значения пользовательских параметров выполните команду «Прочитать» (рисунок 13, поз. 6).

Пользователь может изменить следующие параметры:

1. Тэг (рисунок 13, поз. 1), путем указания строки из 8-ми символов.

2. Дату (рисунок 13, поз.2), путем указания в формате дд.мм.гг.

3. Описание (рисунок 13, поз.3), путем указания строки из 16-ти допустимых символов HART протокола.

4. Окончательный номер сборки (рисунок 13, поз.4), путем указания числового значения в диапазоне от 0 до 16777215.

5. Сообщение (рисунок13, поз.5), путем указания строки из 24-х допустимых символов.

Для записи изменений выполните команду «Записать» (рисунок 13, поз.7). Синим цветом отображаются изменения, не записанные в датчик.

Внимание! Изменения вступят в силу только после выполнения команды «Записать».




Рисунок 13 - Установка пользовательских параметров


1 – тэг устройства; 2 – дата в формате дд.мм.гг; 3 – описание устройства; 4-окончательный номер сборки устройства; 5 – пользовательское сообщение; 6– прочитать пользовательские параметры из устройства; 7 – записать пользовательские параметры в устройство.

^ Диагностика устройства

Текущая вкладка "Настр. датчика":

Для запуска процедуры тестирования датчика выполните команду «Самотестирование» (рисунок 14, поз. 2), на вкладке "Диагностика".

После прохождения всех тестов программа выдаст сообщение о результате тестирования. Результат каждого теста отображается в виде значка определенного цвета перед соответствующим пунктом (рисунок 14, поз.1).



Для произвольного HART устройства, не имеющего специального драйвера, при прохождении теста программа выдает сообщение "ошибка #1", "ошибка #2" и т.д., без указания причины сбоя.





Рисунок 14 - Диагностика устройства

1 – индикация результата самотестирования; 2 – запуск процедуры диагностики датчика.


^ Настройка сенсора

Текущая вкладка "Настр. сенсора":

Настройка сенсора устройства производится в главном окне программы, вкладка «Настройка сенсора» (рисунок 15).

Пользователь может выполнить следующие операции по настройке сенсора:

1. Корректировка нуля.

2. Калибровка пределов измерений (только для Метран-100 и Метран-280).

3. Чтение информации о сенсоре.

Для удобства пользователя программа отображает следующую информацию:

1. Текущее значение первичной переменной (рисунок 15, поз. 1). Служит для контроля величины первичной переменной во время настройки сенсора. Перед выполнением операций по настройке сенсора следует выполнить команду «Начать считывание» (рисунок 15, поз. 2) для запуска периодического считывания текущего значения первичной переменной.

2. Информация о сенсоре. Дает представление о допустимых пределах настройки датчика и диапазона, исходя из характеристики чувствительного элемента датчика. Выполните команду «Прочитать» (рисунок 15, поз. 10) для обновления информации.




Рисунок 15 - Настройка сенсора


1 – значение текущего давления; 2 – начать периодическое считывание текущего значения первичной переменной; 3 – калибровка нижнего и верхнего пределов измерений; 4 – корректировка нуля; 5 – серийный номер сенсора; 6 – верхний предел измерения сенсора;

7 – нижний предел измерения сенсора; 8 – минимальный диапазон сенсора; 9– единицы измерения пределов измерения и минимального диапазона сенсора; 10 – считать информацию о сенсоре из устройства.

^ Корректировка нуля

Внимание!

Операция корректировки нуля сенсора повлияет на калибровку сенсора.

Выберите вкладку «Корректировка нуля» (рисунок 15, поз. 4) и выполните следующие действия:

1. Выполните команду «Начать считывание» (рисунок 15, поз. 2) для запуска периодического считывания текущего значения первичной переменной.

2. Установите значение первичной переменной равное нулю. Проконтролируйте стабилизацию параметра по текущему измеряемому значению первичной переменной (рисунок 15, поз. 1).

3. Выполните команду «Начать настройку».

Примечание. Команда корректировки нуля не поддерживается ИПТ Метран – 280-1 и Метран-280-2, FR-248, Метран-300ПР, Метран-300ПР.

^ Калибровка пределов измерений

Текущая вкладка "Настр. сенсора":

При отсутствии специального драйвера калибровка сенсора устройства невозможна.

Калибровка пределов измерений датчиков серии Метран

Внимание! Операция калибровки пределов измерений повлияет на калибровку сенсора.

Для выполнения калибровки нижнего предела измерения выберите закладку "Калибровка НПИ" и выполните следующие действия:

1. Выполните команду "Начать считывание" для запуска периодического считывания текущего значения первичной переменной.

2. Установите значение первичной переменной, соответствующее нижнему пределу измерений.

3. Подождите стабилизации первичной переменной. По показаниям программы вы можете контролировать отклонение показаний датчика от показаний образцового прибора.

4. Введите образцовое значение НПИ в текущих единицах измерения.

5. Выполните команду "Начать настройку".

Для выполнения калибровки верхнего предела измерений выберите закладку "Калибровка ВПИ" и выполните действия, аналогичные калибровке НПИ.

^ Чтение информации о сенсоре

Текущая вкладка "Настр. сенсора":

Выполните команду «Прочитать» (рисунок 15, поз. 10). Программа отобразит следующую информацию о сенсоре:

1. Серийный номер сенсора (рисунок 15, поз.5).

2. Верхний предел измерения сенсора (рисунок 15, поз. 6).

3. Нижний предел измерения сенсора (рисунок 15, поз. 7).

4. Минимальный диапазон сенсора (рисунок 15, поз. 8).

5. Единицы измерения пределов измерения и минимального диапазона сенсора (рисунок 15, поз. 9).

Настройка ЦАП

Текущая вкладка "Настр. ЦАП":

Пользователь может выполнить следующие операции по настройке ЦАП:

1. Калибровка токового выхода устройства.

2. Тестирование токового выхода устройства.





Рисунок 16 - Настройка ЦАП

1 – калибровка токового выхода 4 мА; 2 – калибровка токового выхода 20 мА; 3 – выбор значения токового выхода 4 мА; 4 – выбор значения токового выхода 20 мА; 5 – поле для ввода произвольного значения токового выхода (от 4 до 20 мА); 6 – запуск процедуры тестирования токового выхода устройства.


^ Калибровка токового выхода

Текущая вкладка "Настр. ЦАП":

Для калибровки токового выхода 4 мА выполните следующие действия:

1. Выполните команду «Настройка 4 мА» (рисунок 16, поз. 1).

Программа установит ток 4 мА.

2. Подключите контрольно-измерительное устройство.

3. В следующем окне (рисунок 17) введите показание контрольно-

измерительного устройства и выполните команду «Калибровать».

4. После калибровки программа переключит устройство в режим

фиксированного тока 4 мА и в следующем окне (рисунок 18) выведет

для контроля текущее значение выходного тока устройства.

Для калибровки токового выхода 20 мА выполните команду «Настройка 20 мА» (рисунок 16, поз. 2) и выполните действия, аналогично калибровке токового выхода 4 мА.




Рисунок 17 - Настройка 4 мА




Рисунок 18 - Режим фиксированного тока


^ Тестирование токового выхода

Текущая вкладка "Настр. ЦАП":

Для проверки токового выхода устройства выберите значение аналогового выхода (рисунок 16, поз. 3, 4) или введите другое значение тока (рисунок 16, поз. 5) и выполните команду «Начать тест» (рисунок 16, поз. 6). Программа переключит устройство в режим фиксированного тока и в следующем окне (рисунок 18) выведет для контроля текущее значение выходного тока устройства. После этого пользователь с помощью контрольно-измерительного прибора может измерить реальное значение выходного тока устройства.

^ Архивирование данных

Текущая вкладка "Дополнительно":

Предоставляет возможность архивирования и визуального просмотра данных измерительного процесса. Содержит вкладки «График» и «Выбор устройств».

Программа позволяет считывать, записывать в файл на диск и отображать на графике данные о токе и значения четырех динамических переменных с устройств, установленных в сети.

Вкладка «Выбор устройств» позволяет выбрать список устройств, значения которых необходимо просмотреть и сохранить в файле. Устройства установленные в сети отображаются в виде дерева в информационном поле, расположенном в левой части формы (рисунок 19 поз. 1). Устройства отображаются после выполнения команды «Обновить список устройств» (рисунок 19 поз. 9). Данную команду необходимо выполнять каждый раз при изменении списка устройств работающих в сети и изменении адреса устройства. Выбор устройства, для которого необходимо считать и сохранить данные, выполняется путем установления галочки кликом мыши в списке устройств. В таблице данных (рисунок 19 поз. 2) отображается считанная информация текущего устройства, за определенный период времени. Для обновления информации в таблице данных необходимо кликнуть мышью по названию устройства.




Рисунок 19 -Регистрация данных и ведение архивирование измерения


1 – список устройств, представленный в виде дерева; 2 – таблица данных; 3 – поле ввода имени файла архивации; 4 – поле изменения количества измерений; 5– сохранение количества измерений; 6 – обнуление счетчика считанных данных и таблицы данных, отключение режима считывания; 7 – поле ввода интервала опроса; 8 – применение введенного интервала; 9 – обновление списка устройств; 10 – включение режима мультиканального опроса; 11 – закладка управление/настройка.


^ Настройка архивирования данных

Текущая вкладка "Дополнительно":

Вкладка «Выбор устройств»

В поле «Сохранять в файл:» (рисунок 19 поз. 3) указывают имя файла, в который будут записываться данные считанные с устройства, по умолчанию имя файла генерируется программой и содержит в себе адрес опроса, номер канала, адрес мультиплексора. Файл имеет расширение .csv и может быть открыт программой MS Excel для просмотра.

В области «Количество измерений» (рисунок 19 поз. 4) поле «Всего:» указывают количество измерений, которое будет произведено и занесено в архив. По умолчанию количество измерений равно 100, если значение изменено, его необходимо сохранить, выполнив команду «Записать» (рисунок 19 поз. 5). В поле «В том числе уже произведено» отображается количество считанных данных. Команда «Сбросить данные» (рисунок 19 поз. 6) обнуляет счетчик считанных данных, очищает таблицу данных, отключает режим считывания для текущего устройства.

В поле «Минимальный интервал опроса» (рисунок 19 поз. 7) устанавливают интервал опроса устройства. По умолчанию опрос производится каждые 10 секунд. Время опроса зависит от количества опрашиваемых устройств и их быстродействия. Программа не может опрашивать датчики быстрее, чем они отвечают. Команда «Изменить» (рисунок 19 поз. 8) позволяет считывать данные через установленный интервал. На вкладке «Управление» (рисунок 19 поз. 11) кнопка Retry/Cancel позволяет включить режим регистрирования или отключить его.

^ Режим мультиканального опроса

Текущая вкладка "Дополнительно":

Вкладка «Выбор устройств»

Мультиплексор М -670 позволяет обращаться только к одному каналу связи. Чтобы осуществлять опрос нескольких каналов мультиплексора, программа перед каждым обращением к устройству переключает мультиплексор на требуемый канал. Если опрашиваемые устройства подключены к разным каналам мультиплексора, необходимо выполнить команду «Войти в режим мультиканального опроса» (рисунок 19 поз. 2). В этом режиме любая другая работа с датчиком невозможна, поэтому все вкладки кроме «Дополнительно», становятся недоступными. Время доступа к данным устройства возрастает и занимает не мене 3х секунд, поскольку каждый раз при обращении к устройству добавляются команды смены номера канала мультиплексора.

^ График

Текущая вкладка "Дополнительно":

Вкладка «График» вкладки "Дополнительно" содержит график переменных (рисунок 20).

График существует для визуального отображения информации. На графике отображается следующая информация:

  • наименование текущего устройства (рисунок 20 поз.1), выбранного на

вкладке «Выбор устройств»;

  • список переменных, значения которых отображаются в виде графика (рисунок 20 поз.4);

  • время измерения значений переменных в формате чч:мм (рисунок 20 поз.7);

  • значение измеряемой величины (рисунок 20 поз.3) в текущих единицах измерения смотри вкладку «Выбор устройств» (рисунок 19 поз.2);

  • график значений переменных, считанных с выбранного устройства (рисунок 20, поз.6);

Для выбора переменных, которые будут отображаться в графике, необходимо выполнить следующие действия. Правой кнопкой мыши вызывают контекстное меню (рисунок 20 поз.5), в котором отображается список возможных переменных. Наличие галочки около имени, указывает на то, что переменная отображается в виде графика. Удалить/установить галочку можно с помощью клика мыши.



Рисунок 20 - График измерительного процесса.

1 – наименование текущего устройства; 2 – область отображения графиков переменных; 3 – значение измеряемой переменной; 4 –

список отображаемых переменных; 5 – меню списка возможных переменных, отображаемых на экране; 6–график переменной; 7- время измерения.

^ Канальный уровень

Пользователь имеет возможность наблюдать за обменом с HART устройствами. Отображение окна «Канальный уровень HART» (рисунок 23) задается в настройках программы.




Рисунок 23 - Канальный уровень HART

^ Демонстрационный режим

Демонстрационный режим предназначен для ознакомления с основными функциями программы без подключения реального устройства. Программа создает виртуальное устройство после команды «Опросить сеть». Какое именно устройство будет создано, можно выбрать в меню "Список устройств". По умолчанию выбирается датчик давления Метран-100. Все операции, предназначенные для реальных устройств, будут программно эмулироваться для виртуального устройства.

Для переключения программы в демонстрационный режим в меню «Команды» выберите команду «Войти в демо-режим».

^ Сервисные команды

1. Перезагрузка микропроцессора

Для перезагрузки микропроцессора текущего устройства в меню «Команды» выберите команду «Перезагрузка микропроцессора».

^ 2. Установка количества преамбул в ответе

Для установки количества преамбул в ответе для текущего устройства в меню «Команды» выберите команду «Количество преамбул в ответе». В следующем окне (рисунок 24) введите числовое значение от 5 до 20 и нажмите кнопку «ОК»




Рисунок 21 - Установка количества преамбул


^ 3. Сброс флага изменения конфигурации

Флаг изменения конфигурации устанавливается при операциях записи и калибровки датчика. Этот флаг устанавливается в статусе датчика. Для сброса флага изменения конфигурации у текущего устройства в меню «Команды» выберите команду «Сброс флага изменения конфигурации».


^ 2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА

Выполнение лабораторной работы осуществляется на стенде, структурная схема которого приведена на рисунке 1.




Рисунок 1 – Структурная схема лабораторного комплекса


Создаваемое ручной помпой давление подается на поверяемый датчик и модуль давления калибратора. Воспринимаемое датчиком давление отображается на жидкокристаллическом индикаторе датчика. Модуль давления вырабатывает токовый сигнал, характеризующий величину давления, который поступает на вход калибратора. На основании этого сигнала в калибраторе определяется величина давления. Сравнение показаний калибратора и датчика позволяет определить погрешность датчика по показаниям. Используемый датчик кроме токового сигнала имеет цифровой. Цифровой сигнал модулируется и накладывается на токовый. Для ввода цифрового сигнала в компьютер используется Hart-модем.

Настройка датчика по цифровому каналу может осуществляться с помощью Hart-коммуникатора или компьютера. Данный стенд предназначен для выполнения ряда работ. При выполнении настоящей работы используются датчик давления, ручная помпа, Hart-коммуникатор, компьютер и Hart-модем.

^ З.ЗАДАНИЕ НА ВЫПОЛНЕНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Заданием зависит от заданного преподавателем варианта .

Задания, соответствующие отдельным вариантам представлены в таблице 1.

Таблица 1. Контрольные задания

Вариант №

ЗАДАНИЕ

1

1. Установить нижнее предельное значение выходного сигнала датчика, равное 4 мА.

2.Установить единицу измерения кПа

3.Проверить графическое представление измеряемого давления

2

  1. Установить единицу измерения кПа.

  2. Установить верхний предел измерения, равный 40 кПа.

  3. Проверить графическое представление измеряемого давления

3

  1. Произвести процедуру преобразования датчика;

  2. Установить нижнее предельное значение выходного сигнала датчика, равное 4 мА.

  3. Проверить графическое представление измеряемого давления

4

  1. Произвести процедуру калибровки ВПИ диапазона датчика;

  2. Установить верхний предел измерения, равный 40 кПа.

  3. Проверить графическое представление измеряемого давления



^ 4.ПОРЯДОК И МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ РАБОТЫ

Порядок выполнения работы следующий:

1.Произвести подключение ручной помпы к датчику давления.

ВНИМАНИЕ!

Помпа может создавать большое давление, которое намного превышает предел измерения датчика и при большом давлении датчик может выйти из строя. Перемещать шток помпы следует медленно и на небольшую величину. Выполнение этого пункта задания необходимо в присутствии преподавателя.

2.Включить компьютер и загрузить программу HART-мастер, ознакомиться с режимами работы и функциональными возможностями

3.Выполнить пункты 1 и 2 задания по методикам, описанным выше.

4.Выполнить пункт 3 задания. При выполнении данного пункта необходимо правой кнопкой мыши вызывают контекстное меню (рисунок 20, поз.5);, в котором отображается список возможных переменных. Наличие галочки около имени, указывает на то, что переменная отображается в виде графика. Удалить/установить галочку можно с помощью клика мыши. Создать перемещением штока постоянное давление, равное 10 кПа. Путем вращения колпачка, расположено сбоку произвести изменение давления и убедится в адекватном изменении давления на графике.

^ 5.КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Перечислите функции, выполняемые программой HART-мастер.

2.Для каких целей используется меню «Конфигурация»

3.Сколько датчиков может находиться в сети.

^ 6.СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

Отчет должен содержать:

-цель работы;

-структурную схему лабораторного стенда;

-задание;

-ответы на контрольные вопросы;

-выводы по работе.


Учебное издание


Скороспешкин Владимир Николаевич


^ ЦИФРОВОЙ КАНАЛ ИЗМЕРИТЕЛЬНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ МЕТРАН 100


Методические указания к выполнению лабораторной работы по курсу «Технические средства систем автоматизации и управления» для студентов, обучающихся по специальности 220201 - «Управление и информатика в технических системах»


Подписано к печати 21.01.2010. Формат 60х84/16. Бумага «Снегурочка».

Печать Xerox. Усл. печ. л. 1,68. Уч.-изд. л. 1,53.

Заказ . Тираж 100 экз.



Томский политехнический университет

Система менеджмента качества

Томского политехнического университета сертифицирована

NATIONAL QUALITY ASSURANCE по стандарту ISO 9001:2000



. 634050, г. Томск, пр. Ленина, 30.






Скачать 337,63 Kb.
оставить комментарий
Дата28.09.2011
Размер337,63 Kb.
ТипМетодические указания, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх