Научная статья на тему 'Разработка SCADA-системы управления электронной нагрузкой'

Разработка SCADA-системы управления электронной нагрузкой Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
250
21
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
АВТОМАТИЗАЦИЯ / ЭЛЕКТРОННАЯ НАГРУЗКА / РЕАЛЬНОЕ ВРЕМЯ / SCPI / SCADA-СИСТЕМА / AUTOMATION / ELECTRONIC LOAD / REAL-TIME / SCADA-SYSTEM

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Годовников Евгений Александрович, Усманов Руслан Талгатович

В данной статье описывается автоматизированная система управления электронной нагрузкой. Особенностью данной системы является объединение инструментальных средств, предназначенных для научных исследований с технологиями промышленной автоматики.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Годовников Евгений Александрович, Усманов Руслан Талгатович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

This article describes an automated electronic load control system. The peculiarity of this system is the unification of instrumental means intended for scientific research with the technologies of industrial automation.

Текст научной работы на тему «Разработка SCADA-системы управления электронной нагрузкой»

ВЕСТНИК ЮГОРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО УНИВЕРСИТЕТА

_2017 г. Выпуск 3 (46). С. 60-63_

УДК 681.518.3

Е. А. Годовников, Р. Т. Усманов РАЗРАБОТКА SCADA-СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ НАГРУЗКОЙ

В данной статье описывается автоматизированная система управления электронной нагрузкой. Особенностью данной системы является объединение инструментальных средств, предназначенных для научных исследований с технологиями промышленной автоматики.

Ключевые слова: автоматизация, электронная нагрузка, реальное время, SCPI, SCADA-система.

E. A. Godovnikov, R. T. Usmanov DEVELOPMENT OF SCADA-SYSTEM FOR ELECTRONIC LOAD CONTROL

This article describes an automated electronic load control system. The peculiarity of this system is the unification of instrumental means intendedfor scientific research with the technologies of industrial automation.

Key words: automation, electronic load, real-time, SCPI, SCADA-system.

Проведение натурных исследований всегда связано с большим количеством экспериментов. Что в свою очередь повышает его сложность и вероятность ошибки исследователя. Это обусловливает актуальность работы. Решение задачи автоматизации эксперимента можно разделить на несколько частей: аппаратная, программная и интерфейс взаимодействия между ними.

Объектом автоматизации является контрольно-измерительный прибор электронная нагрузка Ак-таком AEL-8320. Электронная нагрузка - это электронный прибор, предназначенный для имитации различных режимов работы нагрузки при исследовании источников питания [2].

Для ее управления предусмотрена лицевая панель, располагающаяся на корпусе, а также интерфейс RS-232 для удаленного автоматизированного управления прибором.

В составе электронной нагрузки присутствуют стабилизатор, измеритель параметров протекающего тока и напряжения и ряд других вспомогательных узлов. Стабилизатор обеспечивает различные режимы работы нагрузки (стабилизация тока, напряжения, мощности или сопротивления). Измеритель тока и напряжения предназначен для определения текущих значений тока и напряжения и, соответственно, мощности и сопротивления. Полученные значения могут быть выведены на индикатор или переданы в управляющее устройство.

Основной областью применения электронных нагрузок является тестирование источников вторичного и частично первичных источников электропитания. Электронные нагрузки могут эмулировать работу в различных режимах, позволяют проводить необходимые измерения параметров. Благодаря возможности программирования они могут работать по заданному закону, переходить из одного режима работы в другой, могут управляться и программироваться от персонального компьютера, а также выполнять множество других функций. Основные режимы работы электронной нагрузки представлены на рисунке 1.

Constant Power Constant Resistance

Рисунок 1 - Режимы работы электронной нагрузки

Режимы работы нагрузки:

- СС - режим постоянного тока;

- CV - режим постоянного напряжения;

- CR - режим постоянного сопротивления;

- CP - режим постоянной мощности.

Для управления электронной нагрузкой c помощью ЭВМ используются SCPI команды. SCPI -язык команд, предназначенный для работы с диагностическими и измерительными устройствами с использованием ASCII символов [3]. Указанный протокол накладывается поверх интерфейса RS232.

Команда SCPI состоит в общем случае из 3-х элементов:

- заголовок;

- параметр (если требуется);

- разделитель команд или признак конца команды.

Пример scpi-команд:

syst: rem - переход в режим дистанционного управления;

mode crm - переход в режим постоянного сопротивления;

input on - активация входов;

res 100 - установить сопротивление 100 Ом.

В промышленной автоматизации существуют специальные пакеты программ - SCADA-системы, которые позволяют автоматизировать действия оператора, а также минимизировать количество ошибок, вызванных человеческим фактором. Поэтому перспективным видится в использовании такой системы. При этом в SCADA-системах, как правило, есть механизмы работы с интерфейсом RS-232, но протокол SCPI в основном применяют для научных исследований и в SCADA-пакетах отсутствует.

Разработка SCADA-системы (Система) выполнялась в отечественном инструментальном программном комплексе Trace Mode 6 (ТМ6).

Trace Mode напрямую не поддерживает SCPI-протокол, но в ней возможно создание своих произвольных протоколов. Для реализации протокола были использованы механизмы: COM-порт с назначением «Host Variant», канал CALL.Vector (обмен по произвольному протоколу по RS-232), пользовательские драйверы из группы «TYPE 11» [4].

Одним из ключевых моментов при использовании произвольных протоколов является кодирование формата команды, которое указывается в свойствах в поле «дополнительно» пользовательского драйвера. Первая команда, которая должна отправляться в прибор - «syst:rem» - переход в режим дистанционного управления нагрузкой. Формат и кодировка показаны на рисунке 2.

Рисунок 2 - Окно настройки пользовательского драйвера

Разработка SCADA-системы управления электронной нагрузкой

Где:

поле «дополнительно» - «SENDCMD=737973743A72656D0D0A; BYTESREAD=0;CRCNO;»;

«SENDCMD=737973743A 72656D» - команда «syst:rem», выраженная в шестнадцатеричных ASCII-символах;

«0D0A» - признак конца команды (символы «CR» и «LF»); «BYTESREAD=0» - опция для однократной отправки сообщения; «CRCNO» - опция «не формировать контрольную сумму».

После привязки пользовательского драйвера к каналу CALL.Vector поле «дополнительно» отображается в канале через атрибут «MF». Таким образом, для отправки остальных команд необходимо перевести ее в ASCII-символы, дописать необходимые опции и полученную строку записать в атрибут «MF» канала CALL.

Для конвертации и конкатенации команд была разработана программа в среде Trace Mode на языке ST. Блок-схема программы представлена на рисунке 3. Программа начинает свою работу после выбора режима работы электронной нагрузки (CV, CC, CR или CP) и выбора значения управляемого параметра.

Далее это значение параметра разделяется на отдельные цифры в блоках «Разбиение на цифры целой части» и «Разбиение на цифры дробной части», чтобы потом эти цифры преобразовать в шест-надцатеричные ASCII символы. Из этих символов формируются SCPI команды. Затем эти команды добавляются в единую строку и отправляются в нагрузку. В блоке «Установка значения» выполняется установка значения. В блоке «Установка режима» устанавливается режим работы нагрузки. В блоке «Включение терминалов входа» происходит включение\выключение терминалов входа.

Для осуществления автоматизированного управления и мониторинга параметров электронной нагрузки оператором необходим интуитивно понятный графический пользовательский интерфейс. Пример разработанного графического интерфейса представлен на рисунке 4.

Таким образом, оператор через пользовательский интерфейс задает режим работы и параметры электронной нагрузки, затем Trace Mode вызывает программу, которая формирует команду и через канал CALL.Vector передает в пользовательский драйвер, который через com-порт отправляет команду в прибор. Ответ от прибора не предусмотрен.

конец

Рисунок 3 - Блок-схема основной программы

Рисунок 4 - Графический интерфейс 8СЛБЛ

В ходе выполнения работы была реализована автоматизированная система управления и мониторинга электронной нагрузкой. Результатами применения системы будут: повышение удобства проверки различных блоков питания, повышение безопасности объекта автоматизации, энергетическая эффективность, гибкость управления.

Литература

1. IEEE Standards Association [Электронный

Режим

доступа:

Режим доступа:

ресурс]. -

https: //standards.ieee.org/findstds/standard/488-1978.html.

2. Электронная нагрузка ЭЛИКС [Электронный ресурс]. -http://www.eliks.ru/info/index.php?ELEMENT_ID=39370.

3. SCPI Learning Page [Электронный ресурс]. -http://www.keysight.com/main/editorial.jspx?cc=RU&lc=rus&ckey=1688330&id=1688330.

4. Руководство пользователя SCADA TRACE MODE 6.07.7 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.adastra.ru/products/rukovod/.

Режим

доступа:

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.