CC BY
42
УДК [681.586.785:004.89]:004.45
М. В. Жарков, М. А. Надеев, В. С. Коротин, В. А. Попов
МОНИТОРИНГ ДАННЫХ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОГО МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНОГО МАГНИТОСТРИКЦИОННОГО ДАТЧИКА
Системы сбора и обработки данных, отвечающие современным потребностям науки и производства, в своей основе имеют модульное строение, благодаря которому осуществляется гибкое и многоуровневое обращение к различным датчикам, используемым в этих системах. В настоящий момент SCADA-системы могут управлять следующими процессами:
- технологические процессы: производство, выработка энергии, переработка. Управление может протекать в непрерывном, пакетном, периодическом или дискретном режимах;
- инфраструктурные процессы: обработка и распределение воды, сбор и обработка сточных вод, нефте- и газопроводы, передача и распределение электроэнергии, системы оповещения для гражданской обороны и большие системы связи и т. п.
Возможности самодиагностики и дистанционного обслуживания, не просто передача данных в сеть или к ЭВМ верхнего уровня, а двусторонняя связь с ними, реализация непосредственно в преобразователе функций по обработке сигнала являются основными задачами, решение которых обусловливает развитие инновационных технологий в приборостроении и автоматике. Определив это как основное направление интеллектуализации магнитострикционного уровнемера, разработанного в Астраханском государственном техническом университете [1], мы создали модульное программное обеспечение (ПО), позволяющее получить на базе имеющейся установки многофункциональный интеллектуальный магнитострикционный преобразователь с возможностью самоповерки, постоянного контроля метрологических характеристик и внедрения его в системы управления технологическим процессом.
Ниже приведено краткое описание работы ПО. При написании ПО использовался язык программирования С++. Программа рассчитана на запуск на IBM-совместимых компьютерах, под управлением операционными системами семейства Microsoft Windows 98 или более поздними. Для корректной работы ПО необходимы:
- компонент для работы с СОМ-портами (mscomm32.осх);
- 4 Мб свободной оперативной памяти;
- 32 Кб свободного места на диске;
- дополнительное свободное место на диске для файла с полученными данными (размер зависит от длительности работы программы).
Возможны другие требования, зависящие от конфигурации компьютера и операционной системы, на которой работает ПО. Программное обеспечение получает данные в виде цифровых сигналов с СОМ-порта (интерфейс RS-232), в которых находится информация об измеряемых параметрах (расстояние и температура). Задача ПО: преобразование данных в удобочитаемый вид и запись их в файл.
На выходе интеллектуального узла стоит микросхема MAX232, организующая протокол передачи данных для COM-порта (RS-232). Данные, представленные в виде цифровых сигналов, поступают в коммуникационный порт компьютера; в них находится информация об измеряемом расстоянии и температуре.
Программа AODataLog (рис. 1) представляет собой модульную систему сбора данных, включающую в себя следующие модули:
- DMSLogParse;
- DMS_TD1RD;
- DMS_OWENRD;
- DMSTCalc.
Рис. 1. Модуль графического отображения данных программы AODataLog
Система имеет базу данных параметров, которая содержит записи формата: Имя_Параметра(ключевое поле), Тип_Параметра, Значение_Параметра.
Модуль DMSLogParse обрабатывает лог-файл данных, полученных от магнитострикцион-ного датчика и датчика температуры (рис. 2).
Формат «строчек» лог-файла:
дата время значение температура [любой параметр]\п.
Рис. 2. Модуль DMSLogParse (расчет значений)
На основе этих данных программа рассчитывает среднее значение, полученное от магни-тострикционного датчика, для значения температур от параметра «Мин. темп.» до «Макс. темп.» с шагом «Шаг темп.». Это означает, что для «Мин. темп.» = 0; «Макс. темп.» = 10; «Шаг темп.» = 1 будут рассчитаны значения для температур: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. Затем модуль строит функциональную зависимость (рис. 3).
Если для какой-либо температуры не будет ни одного значения магнитострикционного датчика, то «строчка» для этой температуры выведена не будет.
Рис. 3. Модуль DMSLogParse (построение функциональных зависимостей)
Модуль DMS TD1RD предоставляет класс объектов «DMSTDlReader».
Объект класса «DMSTDlReader» считывает значения магнитострикционного датчика и значение температуры совмещенного с ним датчика температуры.
Считываемое значение магнитострикционного датчика «посылается» системе AODataLog как параметр типа DOUBLE с именем «ObjName.val», а значение температуры - как параметр типа DOUBLE с именем «ObjName.temp».
Модуль DMSOWENRD предоставляет класс объектов «DMSOWENReader». Объект класса «DMSOWENReader» может считывать один параметр типа Float24(PIC) с устройства ОВЕН, используя преобразователь сот/ге-485(ОВЕН АС-3, АС-4). Считываемое значение параметра устройства ОВЕН «посылается» системе AODataLog как параметр типа DOUBLE с именем «ObjName.val».
Модуль DMSTCalc предоставляет класс объектов «DMSTCalc». Объект класса «DMSTCalc» рассчитывает значение температуры, соответствующее значению, полученному от магнитострикционного датчика. Рассчитанное значение температуры «отсылается» системе AODataLog как параметр типа DOUBLE с именем «ObjName.temp».
Ниже приведен алгоритм работы программы и его описание (рис. 4).
Описание алгоритма
— начало: на данном этапе происходит подготовка внешнего вида программы к работе; если файл для записи принятых данных не существует, то он создаётся;
— выход - обработка нажатия на кнопку «Закрыть»;
— при нажатии на эту кнопку программа завершает работу;
— инициализация - процесс настройки, открытия СОМ-порта;
— чтение данных с порта, накопление данных;
— чтение данных с прецизионного температурного датчика;
— вычисление значения температуры, дисперсии;
— запись в файл; происходит запись полученных данных в файл, при этом файл обновляется немедленно, т. е. для просмотра записанных данных нет необходимости останавливать работу программы;
— обновление значений на экране; по мере поступления и обработки данных в окне программы в реальном времени отображаются значения, полученные с порта и вычисленные; время обновления задается в файле конфигурации.
Рис. 4. Алгоритм работы программы
Кабель, по которому данные поступают в компьютер, подключается в СОМ-порт.
Файл, в который осуществляется запись данных, может иметь любой формат, что позволяет использовать полученные данные в других приложениях, например MathCAD, Microsoft Excel и др.
Полученное ПО решает следующие задачи:
- обмен данными с магнитострикционным преобразователем в реальном времени через драйверы;
- обработка информации в реальном времени;
- отображение информации на экране монитора в удобной и понятной для человека форме;
- ведение базы данных реального времени с технологической информацией;
- подготовка и генерирование отчетов в ходе работы преобразователя;
- обеспечение связи с внешними приложениями (СУБД, электронные таблицы, текстовые процессоры и т. д.).
Это позволяет сравнивать данный программный продукт с системами диспетчерского управления и сбора данных и программными пакетами для сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте управления типа 8САБА.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Мониторинг данных интеллектуального магнитострикционного уровнемера для судовых систем управления / В. С. Коротин, В. А. Попов, А. В. Рогов и др. / Вестн. Астрахан. гос. техн. ун-та. Сер.: Морская техника и технология. - 2009. - № 1. - С. 99-104.
Статья поступила в редакцию 9.12.2010, в окончательном варианте - 24.02.2011
DATA MONITORING OF AN INTELLECTUAL MULTIPURPOSE MAGNETOSTRICTION SENSOR
M. V. Zharkov, M. A. Nadeev, V. S. Korotin, V. A. Popov
Integration principles of magnitostriction converters in multilevel control systems of a technological process of the SCADA type by the creation of the specialized software are considered in the paper. The offered software represents a modular system, which provides data gathering from various gauges (including the magnetostrictive one, created in Astrakhan state technical university); counts values of temperature, depending on the value, which has come from the gauge of distance in the way of linear approximation; and displays the received results in a user-friendly kind.
Key words: monitoring, ship control systems, magnetostriction, sensor, SCADA-system.
