Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Национальный исследовательский университет «МЭИ»

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

метрология / ЭОР_Метрология.pdf

Скачиваний:

201

Добавлен:

31.03.2015

Размер:

5.32 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 3233 / 4033 34 35 36 37 38 39 40 > Следующая >>>

Раздел 6

Методы передачи данных

Лекция 14

Протоколы передачи данных в системах измерений

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	344
	344

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

область применения

первичные	вторичные	верхний
преобразователи	преобразователи	уровень
HART – протокол	RS 232/485	Profibus
(Rosemount)	широко распространен в	Modebus
широко распространен в	общей промышленности,	Netbus
общей промышленности,	в том числе энергетике	Interbus
в том числе энергетике		Ethernet
CAN-bus
(BMW)
применяется
преимущественно в
транспортных системах

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	345
	345

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Highway Addressable Remote Transducer

Тип	Открытый
Разработчик	Rosemount (Emerson process)

Поддержка технологии	Фонд HART коммуникаций
	http://www.hartcomm2.org/index.html

Принцип действия	частотная модуляция

Скорость	1,2 кбит/c (1200 бод)

Время обновления данных	2-3 раза в секунду

Максимальное расстояние передачи данных	3000 м

Количество приборов в сети	15
Структура	Master/Slave

Режимы работы	• передача цифровой информации
	одновременно с аналоговым
	сигналом
	• многоточечный режим

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	346
	346

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Highway Addressable Remote Transducer

Для передачи логической "1" HART использует один полный период частоты 1200 Гц, а для передачи логического "0" - два неполных периода 2200 Гц.

Как видно на рисунке, HART составляющая накладывается на токовую петлю 4-20 мА. Поскольку среднее значение синусоиды за период равно "0", то HART сигнал никак не влияет на аналоговый сигнал 4-20 мА.

HART протокол построен по принципу "главный - подчиненный", то есть полевое устройство отвечает по запросу системы. Протокол допускает наличие двух управляющих устройств (управляющая система и коммуникатор).

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	347
	347

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Highway Addressable Remote Transducer

+ сохранение точности за счет устранения процессов аналогоцифрового и цифро-аналогового преобразования сигнала

+ возможность применения аналогового сигнала для целей управления совместно с цифровым

– задержка на время передачи сообщения увеличивает инерционность

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	348
	348

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Highway Addressable Remote Transducer

Формат пакета данных связи

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	349
	349

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Highway Addressable Remote Transducer

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	350
	350

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Highway Addressable Remote Transducer

доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	351

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Highway Addressable Remote Transducer

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	352
	352

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Highway Addressable Remote Transducer

Режим передачи цифровой информации одновременно с аналоговым

сигналом

Область применения:

аналоговые АСУ ТП

Схема организации канала:

точка-точка

Задачи применения HART:

удаленная (расстояние до 3000 м) настройка и конфигурирование средства измерения.

Зачем:

повышение производительности труда метролога

, стандартизация и сертификация»

353

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Highway Addressable Remote Transducer

Многоточечный режим

Область применения:

цифровые АСУ ТП

Схема организации канала:

к одной паре проводов может быть подключено до 15 датчиков.

Их количество определяется длиной и качеством линии, а так же мощностью блока питания датчиков.

Адресация:

датчики имеют уникальный адрес от 1 до 15, обращение к каждому идет по соответствующему адресу. Коммуникатор или система управления определяет все датчики, подключенные к линии, и может работать с любым из них.

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	354
	354

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Многоточечный

Highway Addressable Remote Transducer

режим Передача информации:

только в цифровом виде. Аналоговый выход автоматически фиксируется на минимальном значении (питание устройства - 4 мА) и не содержит информации об измеряемой величине. Информация о переменных процесса считывается по HART-протоколу.

Задачи применения HART:

удаленная настройка и конфигурирование средства измерения, передача информации в цифровых АСУ ТП.

Зачем:

решение любых задач по применению СИ в цифровых АСУ ТП

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	355
	355

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Highway Addressable Remote Transducer

Многоточечный режим с мультиплексором

Область применения:

АСУТП с полевыми приборами 4-20мА

+ HART.

Задачи применения HART:

удаленная настройка и конфигурирование датчиков при помощи HART-коммуникатора или HART-модема без последовательного подключения коммуникационного устройства к каждой линии 4-20 мА.

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	356
	356

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Highway Addressable Remote Transducer

Многоточечный режим с мультиплексором

Передача информации:

приборы передают измерительную информацию по токовому выходу 4-20 мА, а конфигурация изменяется с одного цифрового выхода управляющей системы.

Связь мультиплексора с системой управления осуществляется по интерфейсу RS485 или RS232.

Количество приборов:

до 500 (например, 30 мультиплексоров соединенных по RS485, 16 каналов каждый).

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	357
	357

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Highway Addressable Remote Transducer

Многоточечный режим с мультиплексором

Дополнительные возможности:

построение цифровой системы сбора и визуализации информации (каждый канал мультиплексора может опрашивать до 15 датчиков, подключенных к одной токовой петле, что снижает затраты на подключение).

Зачем:

решение любых задач по применению СИ в цифровых АСУ ТП

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	358
	358

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Highway Addressable Remote Transducer

Преимущества HART

1.открытость – пользователи не замкнуты на одном поставщике

2.двухпроводная схема – можно использовать существующие кабельные системы

3.одновременно аналоговый и цифровой обмен данными – широкая применимость

4.возможность режима моноканала – экономия на проводке первичных приборов

5.возможно применять 2 главных устройства – ручной конфигуратор не нарушит работу системы управления

6.анализ состояния в каждом сообщении – целостность данных

7.удаленная самодиагностика и настройка – повышение производительности труда и надежности системы

8.широкий набор данных on-line – упрощает контроль технического состояния

9.универсальные и распространенные команды – легкость работы с новыми устройствами

10.считывание идентификатора прибора – простота контроля подсоединения новых приборов

11.команда установки выходного сигнала – простота проверки целостности контура

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	359
	359

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

HART протокол. Highway Addressable Remote Transducer

Тип	Количество	Количество
прибора	производителей	моделей

Привод	2	9

Анализатор	29	152

Калибратор	4	6

Контроллер	3	6

Расходомер	24	159

Системы ввода/вывода	11	32

Искробезопасные барьеры	7	25

Уровнемеры	34	153

Модемы	8	15

Мультиплексоры / маршрутизаторы	7	7

Позиционеры регулирующих клапанов	16	47

Преобразователи давления	37	110

Программное обеспечение	14	25

Всего	238	990

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	360
	360

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

Протоколы передачи данных

RS 232 (EIA/TIA–232–E )

Тип	Открытый

Разработчик	Electronic Industry Association

Поддержка технологии	Electronic Industry Association

Физический уровень	Один провод с общей заземленной
	точкой
Принцип действия	Передача разности потенциала
	относительно общей точки
Скорость	20 кбит/c (20000 бод)

Максимальное расстояние передачи данных	20 м
Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и	сертификация»

доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	361

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

Протоколы передачи данных

RS 232 (EIA/TIA–232–E )

Электрические характеристики

Логические уровни передатчика: "0" – от +5 до +15 В, "1" – от -5 до -15 В Логические уровни приемника: "0" – выше +3 В, "1" – ниже -3 В Максимальная нагрузка на передатчик: входное сопротивление приемника

не менее 3 кОм.

Розетка DB 25

Розетка DB 9

RJ 45

+ простота

– низкая помехозащищенность

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	362
	362

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

Протоколы передачи данных

RS 232 (EIA/TIA–232–E )

Описание основных сигналов интерфейса

CD – Устройство устанавливает этот сигнал, когда обнаруживает несущую в принимаемом сигнале. Обычно этот сигнал используется модемами, которые таким образом сообщают хосту о обнаружении работающего модема на другом конце линии.

RXD – Линия приема хостом данных от устройства. Подробно описана в разделе "Протокол обмена данными".

RXD – Линия передачи хостом данных к устройству. Подробно описана в разделе "Протокол обмена данными".

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	363
	363

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

Протоколы передачи данных

RS 232 (EIA/TIA–232–E )

Описание основных сигналов интерфейса

DTR – Хост устанавливает этот сигнал, когда готов к обмену данными. Фактически сигнал устанавливается при открытии порта коммуникационной программой и остается в этом состоянии все время, пока порт открыт.

DSR – Устройство устанавливает этот сигнал, когда включено и готово к обмену данными с хостом. Этот и предыдущий (DTR) сигналы должны быть установлены для обмена данными.

RTS – Хост устанавливает этот сигнал перед тем, как начать передачу данных устройству, а также сигнализирует о готовности к приему данных от устройства. Используется при аппаратном управлении обменом данными.

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	364
	364

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

Протоколы передачи данных

RS 232 (EIA/TIA–232–E )

Описание основных сигналов интерфейса

CTS – Устройство устанавливает этот сигнал в ответ на установку хостом предыдущего (RTS), когда готово принять данные (например, когда предыдущие присланные хостом данные переданы модемом в линию или есть свободное место в промежуточном буфере).

RI – Устройство (обычно модем) устанавливает этот сигнал при получении вызова от удаленной системы, например при приеме телефонного звонка, если модем настроен на прием звонков.

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	365
	365

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

Протоколы передачи данных

RS 232 (EIA/TIA–232–E )

управление потоком данных

аппаратное

Хост устанавливает сигнал RTS и ждет установки устройством сигнала CTS, после чего начинает передачу данных.

Сигнал CTS проверяется непосредственно перед

началом передачи очередного байта, поэтому байт, который

уже начал передаваться, будет передан полностью

независимо от значения CTS.

программное

Принимающая сторона передает специальные символы остановки и возобновления передачи.

Этот проще с точки зрения реализации аппаратуры, но медленнее и соответственно

требует заблаговременного извещения передатчика при

уменьшении свободного места в приемном буфере до

определенного предела.

доцент

без управления

Подразумевается постоянная готовность хоста и устройства к приему данных, когда связь установлена (сигналы DTR и DSR установлены).

синхронный

Непрерывный обмен данными,

биты следуют один за другим

без пауз и с заданной скоростью. Не поддерживается

COM-портом.

асинхронный
каждый байт данных (и бит
контроля четности)
"оборачивается"
синхронизирующей
последовательностью из
одного нулевого старт-бита и
одного или нескольких
единичных стоп-битов.	366

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

RS 485 (EIA/TIA–485 )

Тип	Открытый

Разработчик	Electronic Industry Association

Поддержка технологии	Electronic Industry Association
Количество приемопередатчиков в сети	32

Количество узлов в сети	250

Количество активных передатчиков	1

Физический уровень	Витая пара

Принцип действия	Передача разности потенциала

Скорость	10 Мбит/c
Максимальное расстояние передачи данных	1200 м

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	367
	367

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

RS 485 (EIA/TIA–485 )

Сигнал передается по двум проводам. Причем по одному проводу (условно A) идет оригинальный сигнал, а по другому (условно B) - его инверсная копия (если на одном проводе "1", то на другом "0" и наоборот).

Следовательно, между двумя проводами витой пары всегда есть разность потенциалов: при "1" она положительна, при "0" - отрицательна.

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	368
	368

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

RS 485 (EIA/TIA–485 )

D (driver) - передатчик; R (receiver) - приемник;

DI (driver input) - цифровой вход передатчика; RO (receiver output) - цифровой выход приемника;

DE (driver enable) - разрешение работы передатчика; RE (receiver enable) - разрешение работы приемника;

A- прямой дифференциальный вход/выход;

B- инверсный дифференциальный вход/выход;

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	369
	369

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

RS 485 (EIA/TIA–485 )

Цифровой выход приемника (RO) подключается к порту приемника UART (RX).

Цифровой вход передатчика (DI) к порту передатчика UART (TX).

Поскольку на дифференциальной стороне приемник и передатчик соединены, то во время приема нужно отключать передатчик, а во время передачи - приемник. Это полудуплексный режим.

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	370
	370

Методы передачи данных Протоколы передачи данных в системах измерений

RS 485 (EIA/TIA–485 )

Приемник переводит разность потенциалов (UAB) в цифровой сигнал на выходе RO. Пороговый диапазон распознавания сигнала ± 200 мВ.

UAB > +200 мВ - приемник определяет "1"

UAB < -200 мВ - приемник определяет "0"

Если разность потенциалов не выходит за пороговые значения - правильное распознавание сигнала не гарантируется.

Все устройства подключаются к одной витой паре одинаково: прямые выходы

(A) к одному проводу, инверсные (B) - к другому.

Пакет последовательной передачи данных

Биты	Адресные	Биты данных	Контрольные	Биты
управления	биты		биты	управления

Электронный образовательный ресурс: «Метрология, стандартизация и сертификация»
доцент, к.т.н. Цыпин А.В.	371
	371

<<< < Предыдущая 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 3233 / 4033 34 35 36 37 38 39 40 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке метрология

#
31.03.201527.01 Кб46метрология 12.docx
#
31.03.2015216.7 Кб34метрология 8.docx
#
31.03.20158.32 Mб284тех измерения и приборы.pdf
#
31.03.2015100.86 Кб31ТИПАРЬ по Метрологии 2.doc
#
31.03.201571.52 Кб27Типовик метра.docx
#
31.03.20155.32 Mб201ЭОР_Метрология.pdf