Akwizycja danych pomiarowych

Artykuł pt. "Okiełznać dane pomiarowe cz. 2" został opublikowany w piśmie POMIAR nr 03/2014

W artykule

• dodatkowe moduły funkcjonalne umożliwiające realizację bardziej złożonych funkcji
• protokoły transmisyjne możliwe do wykorzystania w systemie
• opis kilku ciekawych aplikacji

Nieco więcej o możliwościach

W pierwszej części artykułu przedstawiony został nowy przyrząd, jakim jest koncentrator danych LB-480, który zastępuje swojego ubogiego w zasoby pamięciowe LB-487 oraz dość „leciwego i ułomnego” poprzednika LB-731A.  Koncentrator LB-480, dzięki zastosowaniu modułów rozszerzeń, umożliwia obsługę nawet do 17 termohigrometrów, np. LB-710A, a zastosowanie równoległego zapisu na karcie SD daje duże możliwości, jeśli chodzi o liczbę zapisywanych rekordów danych. Koncentrator LB-480 posiada właściwość, którą trudno odnaleźć w przyrządach o podobnej funkcjonalności i gabarytach. Właściwością tą jest konfigurowalność sprzętowa w zależności od aktualnych potrzeb. Przyrząd, oprócz standardowych ośmiu wejść pomiarowych, ma możliwość „obsadzenia” trzech portów specjalizowanymi modułami funkcjonalnymi. Dzięki takim możliwościom można wykorzystywać go w wielu różnych zastosowaniach, aplikacjach.

Moduły funkcjonalne

Moduł przekaźnikowy LB-499-R2

W module znajdują się dwa konwencjonalne przekaźniki o dużej obciążalności prądowej styków przełącznych (zwierne i rozwierne). Każdy z przekaźników może zostać zaprogramowany do realizacji funkcji logicznej w przypadku wystąpienia zdarzenia binarnego, np. przekroczenie zaprogramowanej wartości granicznej parametru, wystąpienie stanu alarmowego, itp. W przypadku zastosowania trzech modułów, można zrealizować sześć funkcji np. sterowania logicznego czy regulacji progowej.

Moduł LB-499 RS-232

Moduł portu szeregowego RS-232 pozwala na:

• podłączenie dowolnego urządzenia wykorzystującego port transmisji szeregowej RS-232 i bezpośrednią komunikację z koncentratoremLB-480;
• podłączenie dowolnego urządzenia z portem RS-232 i pośrednictwo w komunikacji pomiędzy urządzeniem, a programem LBX (port zdalny);
• podłączenie do komputera i komunikację programu LBX z koncentratorem LB-480, w sytuacji, gdy połączenie przez Ethernet nie jest możliwe.

Moduł LB-499 RS-485

Moduł portu szeregowego RS-485 pozwala na:

• podłączenie dowolnego urządzenia wykorzystującego port transmisji szeregowej RS-485 i bezpośrednią komunikację z koncentratorem LB-480;
• podłączenie dowolnego urządzenia z portem RS-485 i pośrednictwo w komunikacji pomiędzy urządzeniem, a programem LBX (port zdalny, np. do sieci MODBUS lub regulatorów LB-762, LB-600);
• podłączenie do komputera i komunikację programu LBX z koncentratorem LB-480, w sytuacji gdy połączenie przez Ethernet nie jest możliwe (np. polaczenie na duże odległości).

Moduł LB-499 GPS

Moduł odbiornika GPS pozwala na lokalizację urządzenia oraz odczyt precyzyjnego czasu z systemu GPS. Lokalizacja może być przydatna w przypadku rozproszonych systemów z wieloma urządzeniami. Odczyt czasu pozwala na precyzyjną synchronizację czasu. W przypadku systemów, gdzie nie jest dostępne niezawodne łącze z siecią Internet i tym samym nie jest możliwe skorzystanie z serwerów NTP, odbiornik GPS zapewni prawidłową rejestrację danych z rzeczywistym czasem wystąpienia zdarzeń.

Moduł LB-499 GSM/GPRS

Moduł telefonii komórkowej umożliwia wysyłanie przez LB-480 komunikatów SMS o zdarzeniach w systemie, np. alarmy od przekroczeń wartości granicznych, a również poprzez wysyłanie np. z telefonu komórkowego polecenia do urządzenia, realizację przez urządzenie wskazanej/wybranej funkcji. Moduł GSM/GPRS umożliwia również poprzez sieć telefonii komórkowej transfer danych z urządzenia, pod wskazany adres serwera lub serwera „proxy”.

Moduł LB-499 BT

Moduł ten umożliwia komunikację koncentratora LB-480 z systemem komputerowym, z tabletem, telefonem komórkowym posiadającymi odpowiednie oprogramowanie obsługi Bluetooth. Komunikacja urządzeń w systemie BT dotyczy niewielkich odległości (zwykle do 10m) lecz np. w ramach pomieszczenia biurowego, gdzie mierzone są „parametry środowiskowe w miejscu pracy”, taki bezprzewodowy system jest ze wszech miar wskazany..

Moduł LB-499 WIFI

Moduł ten umożliwia łączność z termohigrometrami np. LB-523WF, a także z innymi kompatybilnymi aplikacjami zainstalowanymi na urządzeniach przenośnych. Łączność WiFi przewidziana jest dla urządzeń zlokalizowanych w niewielkiej  (do ok. 100m) odległości od punktu dostępowego tzw. hotspot.

Moduł LB-499 AIN

Moduł wejść pomiarowych, umożliwia dołączenie do koncentratora LB-480 trzech dodatkowych przyrządów z interfejsem S-300, sygnałem analogowym prądowym 0/4...20mA, napięciowym 0/2...10V, sygnały binarne (zwarcie/rozwarcie), sygnały stanu obwodu (zwarcie/rozwarcie/normalnie/przerwa) oraz możliwość bezpośredniego podłączenia czujnika termistorowego do pomiaru temperatury. Umiejscowienie trzech takich modułów w koncentratorze LB-480, czyni go przyrządem umożliwiającym pomiar i rejestrację zmiennych z siedemnastu termohigrometrów z rodziny LB-710, a ponieważ termohigrometr mierzy temperaturę i wilgotność względną, dlatego mamy rejestrację siedemnastu temperatur i tyleż wilgotności. Przy wykorzystaniu termometrów ośmiokanałowych LB-711, otrzymujemy możliwość pomiaru i rejestracji 17*8=136 temperatur.

Moduł LB-499 RTF

Moduł radiowy służy do przekazywania danych przesyłanych drogą radiową z termohigrometrów rodziny LB-525. Moduł ten pośredniczy jedynie w transferze danych do programu LBX, jako że dane zapisywane są w pamięci termohigrometrów. Przy większej liczbie termohigrometrów, rozproszonych w dużej przestrzeni, można zastosować kilka koncentratorów LB-480 z modułami LB-499 RTF, zlokalizowanych w różnych miejscach monitorowanego pomieszczenia.

Niebagatelną zaletą koncentratora LB-480 jest możliwość jego konfiguracji i podgląd danych pomiarowych oraz stanów binarnych (np. alarmów) przez przeglądarkę www, a przede wszystkim możliwość pracy autonomicznej urządzenia, bez udziału systemu komputerowego.

Protokoły komunikacyjne

Koncentrator LB-480 używa następujących standardowych protokołów komunikacyjnych i formatów danych:

• HTML/HTTP (WWW): dostęp przez WWW pozwala na podgląd bieżących danych i zmianę konfiguracji modułu;
• JSON/HTTP: dla zapewnienia współpracy z innymi różnorodnymi systemami (np. aplikacje sieciowe) zestaw wyników dostępny jest w postaci JSON;
• XML/HTTP: dla zapewnienia współpracy z innymi różnorodnymi systemami (np. aplikacje sieciowe) zestaw wyników dostępny jest w postaci XML;
• SNMP: dostęp do danych w postaci zmiennych MIB zapewnia współpracę z typowymi programami do zarządzania siecią; możliwe jest alarmowanie w przypadku przekroczenia progów dla mierzonych wielkości za pomocą pułapek (SNMP TRAP);
• SMTP: wysyłanie wiadomości email w reakcji na wystąpienie sytuacji alarmowych,
• NTP: synchronizacja czasu;
• MODBUS/TCP: zapewnia współpracę z typowymi programami klasy SCADA.

Przykłady aplikacji

Koncentrator LB-480, oprócz swoich funkcji, realizowanych przez wersję podstawową czyli pomiary i rejestracja sygnałów z ośmiu wejść, dzięki zastosowaniu modułów rozszerzeń zwiększa swoje właściwości funkcjonalne. Poniżej przedstawiamy kilka przykładów aplikacji koncentratora LB-480 realizowanych przez dołączone moduły funkcjonalne:

• Modbus: obsada portów – P1 - LB-499 RS-485, P2 - LB-499-R2 i P3 - LB-499 GSM/GPRS
  Przedstawiona konfiguracja realizuje funkcję:
  • moduł dwóch przekaźników R2 z których pierwszy załącza sygnalizator optyczno-akustyczny, działający w momencie wystąpienia przekroczenia nastawionego progu granicznego temperatury dla warunku „większa niż”, drugi załącza drugi sygnalizator w przypadku „mniejsza niż”;
  • do koncentratora podłączono regulator LB-600 realizujący regulację temperatury, ciśnienia, wilgotności wg własnych algorytmów regulacji. Podłączony do RS-485 w trybie „Modbus RTU” poprzez oprogramowanie LBX rejestruje dane w bazie danych i prezentuje bieżące zmienne na wykresach;
  • moduł GSM/GPRS realizuje wysyłanie SMS-ów w przypadkach wystąpienia stanów alarmowych oraz wysyła dane na serwer.
• Radio: obsada portów – P1 - LB-499 RTF, P2 - LB-499-R2 i P3 - LB-499 GSM/GPRS
  Przedstawiona konfiguracja realizuje funkcję:
  • moduł radiowy RTF odbiera dane z kilkudziesięciu termohigrometrów radiowych LB-525A umieszczonych w przestrzeni hali pewnego z magazynów produktów farmaceutycznych i przekazuje je poprzez oprogramowanie LBX do bazy danych;
  • moduł przekaźnikowy R2 – pierwszy z przekaźników uruchamia sygnalizator optyczno-akustyczny, informujący o zaistnieniu sytuacji alarmowej, drugi przekaźnik włącza wentylator cyrkulacyjny w przypadku przekroczenia granicznej wartości wilgotności względnej ;
  • moduł GSM/GPRS realizuje wysyłanie SMS-ów w przypadkach wystąpienia stanów alarmowych.
• Sygnały binarne i zasilanie: obsada portów – P1 - LB-499 AIN, P2 - LB-499-R2 i P3 - LB-499 GSM/GPRS.
  Przedstawiona konfiguracja realizuje funkcję:
  • moduł sygnałów wejściowych AIN, skonfigurowany do odbioru sygnałów binarnych (włączone/wyłączone). Dwa z nich pochodzą z klimatyzatora i włączają się w przypadku awarii agregatu chłodniczego, co daje informacje o awarii urządzeń zanim nastąpią zauważalne zmiany temperatury – jest to tzw. wczesne ostrzeganie. Trzeci sygnał binarny pochodzi z zasilacza UPS – informuje o awarii zasilania sieciowego i przełączeniu na zasilanie awaryjne;
  • moduł przekaźnikowy R2 – pierwszy z przekaźników uruchamia sygnalizator optyczno-akustyczny, informujący o zaistnieniu sytuacji alarmowej, drugi przekaźnik stanowi rezerwę;
  • moduł GSM/GPRS realizuje wysyłanie SMS-ów do służb serwisowych w przypadku wystąpienia awarii agregatu chłodniczego – wczesne ostrzeganie oraz do użytkownika systemu monitoringu, w przypadkach wystąpienia stanów alarmowych od przekroczenia zaprogramowanych progów wartości parametrów mierzonych.
• Integracja z 4...20mA: obsada portów – P1 - LB-499 AIN, P2 - LB-499-AIN i P3 - LB-499 AIN.
  Przedstawiona konfiguracja realizuje funkcję:
  • trzy moduły AIN, zostały skonfigurowane do odbioru ośmiu analogowych sygnałów standardowych 4…20mA pochodzących z różnych obwodów regulacji pewnego systemu. Pomiary analogowe pochodzące głównie z przetworników ciśnienia, temperatury, przepływu, poziomu, z obiektu dostarczane są do szafy sterowniczej, gdzie są podłączone do sterownika. Klient zażyczył sobie, aby dane pomiarowe z ośmiu obwodów regulacji były archiwizowane w pamięci koncentratora LB-480, a stamtąd przekazywane do systemu wizualizacyjnego SCADA.

Z uwagi na ograniczoną ilość miejsca na artykuł nie jesteśmy w stanie przedstawić większej liczby przykładów aplikacyjnych. Nie została omówiona praca autonomiczna koncentratora LB-480, realizacja kompletnej stacji meteorologicznej, praca koncentratora w charakterze regulatora progowego oraz wykorzystanie możliwości współpracy z urządzeniami Bluetooth czy WiFi. Wszystko jednak przed nami. W kolejnych artykułach zaprezentujemy nieopisane do tej pory możliwości koncentratora LB-480, który dzięki wykorzystaniu modułów rozszerzeń znacznie wzbogaca podstawową swą właściwość jaką jest akwizycja danych pomiarowych o elementy sterowania i ostrzegania o niebezpieczeństwach.