Cистема сбора данных с цифровых датчиков температуры

       Приводится описание контроллеров цифровых измерительных преобразователей температуры.  Рассматриваются возможности сервисного программного обеспечения для обслуживания системы сбора данных, а также основные принципы и правила объединения контроллеров в единую сеть.

 Для измерения распределения температуры в грунте, воде, воздухе, насыпных материалах широко используются ртутные и спиртовые термометры. Измерения производятся путем погружения термометра до нужного уровня, извлечения его и фиксации показаний. При большом количестве точек измерения процесс отнимает много времени, также при извлечении термометр проходит зоны с разными температурами, что приводит к дополнительной погрешности измерений. В настоящее время наблюдается тенденция к замене ртутных термометров на системы цифровых датчиков, распределенных с заданным интервалом по глубине (длине) объекта, так называемые термокосы.  Например, в зернохранилищах необходимо измерять распределение температуры внутри зерна с шагом по глубине и по длине около одного метра, т.е. количество точек контроля может достигать тысячи и более, в таких случаях выгода применения термокос очевидна. Для сбора данных с термокос можно использовать портативные контроллеры, например ПКЦД-1/16 или ПКЦД-1/100 (рис.1). Эти контроллеры подключаются к разъему термокосы и в течении нескольких секунд считывают информацию с датчиков и сохраняют во внутреннюю память. Далее данные сбрасываются на ПК для обработки и анализа. Таким образом затраты времени на проведение измерений существенно сокращаются. Если необходимо производить сбор данных длительное время, термокосу устанавливают стационарно, например закапывают в грунт или прикрепляют к опорным колоннам зернохранилища. При этом целесообразно объединить все термокосы в единую систему сбора данных. Для этого нами были разработаны стационарные контроллеры типа СКЦД (рис.1). Технические характеристики контроллеров приведены в таблице.

Таблица 

К СКЦД можно одновременно подключить от одной до восьми термокос. На следующем уровне системы СКЦД объединяются в сеть RS-485 и через конвертер RS-485/USB подключаются к ПК, на котором установлена программа-сервер сети (рис.2). Программа сканирует сеть и идентифицирует найденные контроллеры и подключенные к ним термокосы. Пользователь может задать требуемый интервал опроса контроллеров и вести мониторинг температур в реальном времени на графиках и таблицах. Накопленные данные можно сохранить как в виде единого для всей системы файла, так и отдельно для каждой термокосы. Также программа проверяет все температурные отсчеты на предмет выхода за заданный температурный диапазон и ведет протокол событий в системе сбора данных.

 Рис. 1. Контроллеры цифровых датчиков ПКЦД-1/16, ПКЦД-1/100, СКЦД-1/100, СКЦД-6/200

Контроллеры соединяются между собой по топологии «шина», т.е. последовательно друг за другом. Корректная работа сети (особенно при использовании длинных кабелей) возможна только в том случае, когда между всеми приемопередающими устройствами идет одна единственная линия. В линию может быть включено до 255 контроллеров, расположенных как угодно по всей ее длине. Концы линий связи при этом должны быть нагружены согласующими резисторами - "терминаторами" , сопротивление которых должно быть равно волновому сопротивлению кабеля связи (обычно 120 Ом). В том случае, когда терминатор не установлен, сигнал, приходя к самому дальнему концу кабеля, отражается обратно по направлению к передающему устройству. Этот отраженный сигнал может внести серьезные помехи, что приведет к возникновению ошибок и сбоев. Резисторы-терминаторы гасят сигнал на дальнем конце кабеля и не позволяют ему отражаться, а также обеспечивают достаточный ток через всю линию связи, что необходимо для подавления синфазной помехи с помощью кабеля типа "витая пара". В качестве терминатора обычно используется резистор номиналом 100-120 Ом. Для подключения терминаторов в первом и в последнем контроллере нужно установить перемычки, подключающие встроенный резистор к линии связи.

 Рис 2. Сервисное программное обеспечение Viper

Для дополнительного снижения уровня помех нужно заземлить экран кабеля и дренажный провод на одном из концов линии связи, для чего необходимо установить соответствующие перемычки в контроллере и подсоединить провод заземления. Если количество контроллеров в линии не превышает 20-30 шт, и расстояние до последнего контроллера не превышает 200 метров, то питание контроллеров допускается осуществлять через вторую витую пару кабеля связи, в противном случае необходим отдельный кабель питания с сопротивлением, достаточным для поддержания на последнем контроллере напряжения не ниже 16 В.

Рис. 3. Конфигурация сети RS-485

Неделько Александр Юрьевич - ведущий инженер ОАО НПП «Эталон».

Контактные телефоны: (3812) 36-79-18, 36-94-53, факс: (3812) 36-78-82
E-mail:fgup@omsketalon.ru
http://www.omsketalon.ru