CC BY
17
УДК 622.411.512.2
Я.С. Ворошилов (канд. техн. наук, заместитель директора ООО «Горный - ЦОТ»)
В.Е. Седельников (инженер ООО «Горный - ЦОТ»)
Д. А. Трубицына (директор ООО «ЦОТ-Горный»)
А.С. Подображин (аспирант ГОУ ВПО «Уральский государственный горный университет»)
Разработка программного обеспечения для калибровки стационарного датчика контроля запыленности воздуха ИЗСТ
Описывается программное обеспечение для калибровки датчика ИЗСТ и проверки его параметров во время производства.
Ключевые слова: СТАЦИОНАРНЫЙ ДАТЧИК, КОНТРОЛЬ ЗАПЫЛЕННОСТИ, ПРОГРАММА УПРАВЛЕНИЯ, ИСПЫТАНИЯ, СЕРИЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО
В 2007 г. ООО «Горный-ЦОТ» была проведена научно-исследовательская и опытноконструкторская работа по созданию стационарного датчика контроля запыленности воздуха в выработках угольных шахт. Разработка конструкции датчика, его электронно-оптической измерительной системы, программного комплекса была осуществлена в максимально сжатые сроки.
Конструктивно датчик состоит их следующих функциональных частей: корпуса (одновременно являющегося измерительной камерой), электронной платы, оптического излучателя с системой защиты от пыли, фотоприемников с системой защиты от пыли, коммутационной коробки для подключения датчика к системе аэрогазового контроля шахты.
Электронная часть прибора состоит из микропроцессора, под управлением которого работает ИК-излучатель, обрабатывается сигнал с фотоприемников, выводятся данные на дисплей и значения на стандартный аналоговый выход.
В качестве процессора, который производит управление всеми системами датчика, был выбран микроконтроллер фирмы А1те! АТМеда128. Данный микроконтроллер имеет на «борту» 4 КБ ОЗУ, 4 КБ ЭСППЗУ, 128 КБ внутрисистемно перепрограммируемой флэш-памяти. Это уже не первое применение микроконтроллеров фирмы А1те! при разработке приборов и датчиков, имеется большой опыт по использованию схемотехнических решений и программированию контроллеров этой фирмы. Использование микроконтроллеров одной фирмы позволяет применять идентичные блоки внутри программ, что сокращает время на отладку и создание качественного кода для управления датчиком.
Программа управления датчиком должна обеспечивать выполнение следующих задач:
- начальной инициализации всех параметров датчика;
- управления ИК-излучателем датчика;
- сбора данных с аналого-цифрового преобразователя (АЦП) фотоприемников;
- обработку данных;
- формирование сигнала на внешнем выходе датчика;
- вывод данных на дисплей датчика.
Кроме формирования программы микроконтроллера для управления датчиком, требовалось создание программно-аппаратного комплекса для отладки датчика на стенде, контроля параметров датчика, сервисного обслуживания и загрузки программы микроконтроллера. Программноаппаратный комплекс состоит из компьютера типа IBM PC и специальной платы, организующей интерфейс с датчиком ИЗСТ. С помощью этого комплекса были проведены исследования различных режимов работы ИК-излучателя, режима усиления фотоприемников, параметров работы системы очистки оптических элементов. В режиме сервисных функций данный комплекс позволяет считывать информацию о времени работы датчика, о проведенных с ним операциях, контролировать обслуживание и параметры расчетных формул.
Специальный модуль в сервисной программе позволяет заменять внутреннее программное обеспечение датчика с целью корректировки его параметров или добавления новых функций.
Для решения поставленных задач была написана программа в среде Delphi, которая через последовательный интерфейс RS-232 считывает данные из датчика и отображает информацию на экране компьютера.
Интерфейс программы состоит из основных закладок: «Измерение», «Параметры», «Лог».
При активной закладке «Измерение» (рисунок 1) на экран выводится график значений, снятых с аналого-цифровых преобразователей, рассчитанное значение запыленности, основные коэффициенты формул, время проведения эксперимента. Данная закладка используется для визуального контроля проводимого эксперимента, оценки достоверности полученных данных.
ИЗСТ [ИЗСТ] пив
Выход Подключить Проверка Настройка Протоколы -Н*і
Измерение I Параметры | Лог || Протоколі_________________________________________________________________________________________________________________________________________
Старт | Стоп Пауза Сброс | Запись протокола выкл. Усиление
Сумма С: 160.0934 Высокая концентрация АЦП: 134 Низкая концентрация АЦП: 2641
СМГН.: 142.6140 10ТР: 47 1 ОТР: 0
ЦАП: 17237 2 ПИ: 87 2641
СРЄД: 314 СРЄД: 2965
Время: 559 КОЭф.: 0.0540 К0НЦЄНТР: низкая
| График сек Таблица | 0 с 0 дцпв ЩОтр □ Пр, 0 АЦПн □ Отр □ 0ДЦПвых, 0 Смгн.
Подключен
Рисунок 1 - Основное окно программы
На закладке «Параметры» (рисунок 2) оператор может корректировать значения параметров, определяющих работу датчика: коэффициенты управления мощностью ИК-излучателя, коэффициенты формул расчета запыленности, параметры АЦП и цифро-аналогового преобразователя (ЦАП), установленных на датчике. Данные параметры передаются по последовательному интерфейсу в датчик и запоминаются в расположенном на кристалле микроконтроллера ЭСППЗУ. Использование ЭСППЗУ позволяет надежно хранить значения параметров и в то же время оперативно менять при настройке прибора.
Рисунок 2 - Закладка «Параметры»
Закладка «Лог» предназначена для отслеживания обмена информацией с датчиком. Для простоты контроля информации протокол обмена напоминает мнемонические команды АТ интерфейса модемов.
Использование структур и подпрограмм, уже отлаженных при разработке приборов ПКП и ПКА-01, позволило в короткий срок создать программно-аппаратный комплекс, на котором были проведены испытания тестовых образцов датчика ИЗСТ, и подготовить его к серийному производству.
SOFTWARE DEVELOPMENT FOR STATIONARY AIR DUST CONTAMINATION CONTROLE INSTRUMENT IZST CALIBRATION
Ya.S. Voroshilov, V.Ye. Sedelnikov, D.A. Trubitsyna, A.S. Podobrazhin
Software for IZST instrument calibration and it's parameters testing during manufacture is described.
Key words: STATIONARY CONTROLE INSTRUMENT, DUST CONTAMINATION CONTROLE, CONTROLE PROGRAMME, TESTS, SERIAL PRODUCTION
Ворошилов Ярослав Сергеевич тел. (3842) 64-02-60 Седельников Владимир Евгеньевич тел. (3842) 64-02-60 Трубицына Дарья Анатольевна тел. (3842) 64-29-35 Подображин Александр Сергеевич тел. (3842) 64-29-35
