avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv avtomatsko umerjanje laboratorijskih...

67
Anˇ ze ˇ Seruga AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SU ˇ SILNIKOV Diplomsko delo Maribor, junij 2010

Upload: others

Post on 24-Sep-2019

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

Anze Seruga

AVTOMATSKO UMERJANJELABORATORIJSKIH SUSILNIKOV

Diplomsko delo

Maribor, junij 2010

Page 2: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

i

Diplomsko delo visokosolskega strokovnega studijskega programa

AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV

Student: Anze Seruga

Studijski program: VS SP Elektrotehnika

Smer: Elektronika

Mentor: red. prof. dr. Zmago Brezocnik

Somentor: mag. Boris Bizjak

Maribor, junij 2010

Page 3: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

F~!za elektrotehn;ko,računalnistvo in informatiko

Smetanova ulica 172000 Maribor

Številka: E.0852Datum in kraj: 11. 05. 2010, Maribor

Na osnovi 330. člena Statuta Univerze v Mariboru (Ur. LRS, št. 1/2010)

SKLEP O DIPLOMSKEM DELU

1. Anžeju Šerugi, študentu visokošolskega strokovnega študijskega programaELEKTROTEHNIKA, smer Elektronika, se dovoljuje izdelati diplomsko delo pripredmetu Mikroprocesorski sistemi II.

2. MENTOR: red. prof. dr. Zmago BrezočnikSOMENTOR: viš. pred. mag. Boris Bizjak

3. Naslov diplomskega dela:AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUŠILNIKOV

4. Naslov diplomskega dela v angleškem jeziku:AUTOMATIC CALIBRATION OF LABORATORY DRYERS

5. Diplomsko delo je potrebno izdelati skladno z "Navodili za izdelavo diplomskegadela" in ga oddati v treh izvodih (en vezan izvod in dva nevezana izvoda) ter enizvod elektronske verzije do 11. 05. 2011 v referatu za študentske zadeve.

Pravni pouk: Zoper ta sklep je možna pritožba na senat članice v ro u 3 delovnih dni.

Dekan:

Obvestiti:• kandidata,• mentorja,• somentorja,• odložiti v arhiv.

Page 4: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

iii

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju in somentorju za pomoc

in vodenje pri opravljanju diplomskega dela.

Prav tako se zahvaljujem vsem tistim sodelavcem v

podjetju, kjer sem opravljal diplomsko delo, ki so

mi s svojimi nasveti, pomocjo in dobro voljo stali

ob strani.

Posebna zahvala velja starsem, ki so mi omogocili

studij.

Page 5: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

iv

AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV

Kljucne besede: laboratorijski susilnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

tipalo Pt-100

UDK: 5365:621.3(043.2)

Povzetek

Diplomsko delo je nastalo na podrocju meroslovja v podjetju Cinkarna Celje in predstavlja

avtomatizacijo rocnega procesa umerjanja laboratorijskih susilnikov, ki jih uporabljajo in pre-

gledujejo v podjetju. Avtomatski postopek umerjanja je v primerjavi z rocnim prinesel krajsi

cas umerjanja in bolj tocne rezultate. Temperature, izmerjene na merilnih mestih v pro-

storu susilnika, se zapisujejo v datoteko na disku racunalnika, njihove trenutne vrednosti pa

je mogoce spremljati na graficnem vmesniku programa. Na graficnem vmesniku uporabnik

pred umerjanjem nastavi stevilo ponovitev meritev in cas med ponovitvami meritev, ki se

bodo izvedle. Po koncu umerjanja vse izmerjene vrednosti avtomatsko prenesemo v Excelovo

porocilo. Merilni sistem je izveden s strojno in programsko opremo proizvajalca Advantech in

temperaturnimi tipali Pt-100 ter je povezan z osebnim racunalnikom.

Page 6: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

v

AUTOMATIC CALIBRATION OF LABORATORY DRYERS

Key words: laboratory dryers, calibration, temperature, temperature sensors

Pt-100

UDK: 5365:621.3(043.2)

Abstract:

This diploma work was created in the field of metrics in Cinkarna Celje and it represents

an automation of manual process of calibration of laboratory dryers, which are used and

inspected in the company. The automatic calibration process has brought shorter calibration

time and more accurate results compared to manual calibration process. The temperatures

measured at monitoring stations in the place of the dryer are being recorded into a file on the

computer disk, while their current values can be monitored on a graphic user interface of the

program. Before calibration, a user sets the number of repetitions of measurements and the

time between repetitions of the measurements that are to be carried out on the graphic user

interface. At the end of the calibration we can automatically transfer all the readings into an

Excel report. The measurement system is carried out with Advantech hardware and software

and temperature sensors Pt-100. It is connected to a personal computer.

Page 7: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

Kazalo

Uporabljene kratice ix

1 Uvod 1

1.1 Standarda ISO 9001 in IEC ISO 17025 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.2 Namen raziskave . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1.3 Pregled diplomskega dela . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

2 Laboratorijski susilniki in umerjanje 3

3 Strojna in programska oprema 6

3.1 Temperaturna uporovna tipala Pt-100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3.1.1 Zgradba tipala Pt-100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3.1.2 Karakteristike tipala Pt-100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.1.3 Problematika pri merjenju s tipali Pt-100 . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.2 Strojna oprema Advantech ADAM-4000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.2.1 6-kanalni RTD modul ADAM-4015 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

3.2.2 Pretvornik ADAM-4520 iz RS-232 v RS-422/485 . . . . . . . . . . . . 12

3.2.2.1 Nastavitev prenosnih hitrosti . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.2.2.2 Nastavitve podatkovne dolzine . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

3.2.2.3 Povezava pretvornika ADAM-4520 z racunalnikom in moduli 14

3.3 Programska oprema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.3.1 Advantech ADAM-4000-5000 Utility . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

3.3.1.1 Konfiguracija modula z graficnim vmesnikom . . . . . . . . . 15

vi

Page 8: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

KAZALO vii

3.3.1.2 Konfiguracija modula s terminalom . . . . . . . . . . . . . . 17

3.3.1.3 Kalibriranje modulov . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.3.2 Advantech ADAMView . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.3.3 ADAMView Task Designer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

3.3.3.1 Analogni vhod (Analog input) . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.3.3.2 Stevec dogodkov (Event Counter) . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.3.3.3 Zapisovalnik v datoteko (Log File) . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.3.3.4 Casovnik (Timer) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.3.3.5 Casovna oznaka (Time Stamp) . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.3.3.6 Osnovni skript (Basic Script) . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.3.4 ADAMView Display Designer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.3.4.1 Binarni gumb (Binary Button) . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.3.4.2 Prikazovalnik (Numeric/String Display) . . . . . . . . . . . . 28

3.3.4.3 Nastavljalnik vrednosti(Numeric Control Display) . . . . . . 29

3.3.4.4 Pogojni prikazovalnik besedila (Conditional Text Display) . . 29

3.3.4.5 Prikazovalnik besedila (Text String Display) . . . . . . . . . 29

3.3.4.6 Prikazovalnik grafov (Trend Graph Display) . . . . . . . . . 31

3.3.4.7 Graficni prikazovalnik podatkov (Bar Graph Display) . . . . 31

4 Program in graficni vmesnik 32

4.1 Izdelava graficnega vmesnika . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.2 Opis programa za zajemanje in obdelavo podatkov . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.2.1 Opis programa s funkcijskimi bloki . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

4.2.2 Opis programa Osnovni skript . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.2.2.1 Branje vrednosti iz objektov . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.2.2.2 Delovanje programa Osnovni skript . . . . . . . . . . . . . . 36

4.3 Porocilo o umerjanju . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5 Izdelava merilnega sistema 42

5.1 Montaza elementov v ohisje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

5.2 Elektricni nacrt sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Page 9: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

KAZALO viii

6 Potek avtomatskega umerjanja 45

7 Sklep 47

Literatura 49

A Primer porocila 50

Page 10: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

Uporabljene kratice

Oznaka Pomen

E pogresek pri merjenju

(DEC) desetiski zapis

(HEX) sestnajstiski zapis

TTL Transistor Transistor Logic

A/D analogno-digitalna pretvorba

D/A digitalno-analogna pretvorba

DC enosmerni tok (Direct Current)

AC izmenicni tok (Alternating Current)

RTD uporovni temperaturni senzor (Resistance Temperature Detector)

ix

Page 11: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

Poglavje 1

Uvod

Diplomsko delo je nastalo na podrocju meroslovja v podjetju Cinkarna Celje d.d. V poslovni

enoti (PE) Vzdrzevanje je za podrocje meroslovja pristojen Laboratorij za meroslovje, kjer

pregledujejo in umerjajo vecino merilne in regulacijske opreme, ki je v uporabi v podjetju.

Pri tem morajo izpolnjevati predpisane zahteve in standarde, ki veljajo na tem podrocju.

1.1 Standarda ISO 9001 in IEC ISO 17025

Laboratorij za meroslovje mora izpolnjevati zahteve ISO 9001, ki so dolocene v poglavju o

obvladovanju kontrolne, merilne in preskusne opreme.

Zahteve dolocajo, da je treba za pregled merilne opreme dolociti primeren postopek, kjer

se mora uporabiti primerna in ustrezno natancna oprema, da se doseze zahtevana tocnost

rezultatov. Za vso merilno opremo je treba dolociti casovne presledke za ponovni pregled,

umerjanje opreme pa se lahko izvede samo z overjeno opremo, za katero je znana sledljivost

do drzavnih ali mednarodnih etalonov. Vsa merilna oprema se mora pravilno oznaciti na

nacin, da je viden status umerjanja. Za vse preglede merilne opreme se mora voditi zapise o

umerjanju, kjer so zapisani podatki o tipu merila, delovni lokaciji merila, pogostosti preverjanj

in ukrepih v primeru neustreznosti rezultatov. V primeru, ko se pri pregledu merilne opreme

ugotovi, da ta ne ustreza zahtevani tocnosti, se merilo da na popravilo ali pa se ga izloci iz

uporabe.

Laboratorij za meroslovje ima pristojnost, da opravlja preglede nekatere opreme tudi v Ana-

litskem laboratoriju PE Sluzbe kakovosti. Ker je bila Analitskemu laboratoriju podeljena

akreditacija s strani Slovenske akreditacije, so zahteve, ki jih morajo izpolnjevati pri pregle-

dih njihove opreme, se strozje kot pri ISO 9001. Zahteve v zvezi z obvladovanjem opreme in

zagotavljanjem merilne sledljivosti so natancno opredeljene v standardu IEC ISO 17025 [1].

1

Page 12: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 1. UVOD 2

1.2 Namen raziskave

V Laboratoriju za meroslovje poleg merilne opreme pregledujejo tudi laboratorijske susilnike,

ki se uporabljajo v PE Sluzba kakovosti, PE Kemija Celje in PE Kemija Mozirje. Pri umerja-

nju susilnika se mora izmeriti temperatura v notranjosti susilnika na petih razlicnih mestih pri

razlicnih temperaturah. Meritve se morajo ponoviti veckrat v dolocenih casovnih presledkih.

Ker je umerjanje do sedaj potekalo rocno, je zahtevalo od merilca veliko casa. Temperaturo

v notranjosti susilnika je bilo mozno izmeriti le z enim tipalom na enem merilnem mestu,

zaradi tega pa je obstajala moznost, da bi pri merjenju nastala napaka. Izmerjene rezultate

je bilo potrebno rocno prepisati v porocilo, kar je samo podaljsevalo skupni cas umerjanja.

Namen je izdelati merilni sistem, ki bo omogocal merjenje temperature na vseh petih me-

rilnih mestih hkrati, s cimer bo odpravljena napaka pri merjenju, zelimo pa si tudi, da bi

proces umerjanja potekal povsem avtomatsko. To pomeni, da se rezultati meritev samodejno

zapisujejo po prednastavljenem stevilu meritev in casu med ponovitvami meritev. Ves cas

umerjanja lahko merilec spremlja vrednosti meritev na zaslonu. Cilj naloge je avtomatsko

generirano porocilo po koncanem avtomatskem umerjanju.

Za realizacijo avtomatskega postopka umerjanja smo uporabili strojno in programsko opremo

proizvajalca Advantech, ki jo v podjetju Cinkarna Celje obicajno uporabljajo za izvedbo

manjsih projektov. Za temperaturna tipala smo uporabili tipala Pt-100 proizvajalca El-

pro. Program, s katerim nadzorujemo, zajemamo in obdelujemo podatke, tece na osebnem

racunalniku, koncno porocilo o umerjanju pa je izdelano s programom Microsoft Excel.

1.3 Pregled diplomskega dela

V drugem poglavju so opisani laboratorijski susilniki in kako poteka njihova uporaba, njihovo

umerjanje in namen rednih pregledov. Nato sledi tretje poglavje, kjer je opisana izbrana

strojna in programska oprema, s katero je izveden merilni sistem za avtomatsko umerjanje.

Cetrto in peto poglavje opisujeta izdelavo programa, graficnega vmesnika in koncnega porocila

ter vgradnjo strojne opreme v ohisje. V sestem poglavju je na prakticnem primeru opisana

uporaba merilnega sistema. Zadnje poglavje zajema sklep o diplomskem delu, v katerem so

opisane dodatne izboljsave po avtomatskem postopku umerjanja laboratorijskih susilnikov.

Page 13: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

Poglavje 2

Laboratorijski susilniki in

umerjanje

Laboratorijski susilniki so komore razlicnih velikosti, ki se jim lahko v notranjosti nastavlja

tocno dolocena temperatura. Uporabljajo se pri razlicnih kemicnih procesih in pregledova-

nju oz. analizi vzorcev, kjer je potrebna nastavljiva in konstantna temperatura v prostoru.

Temperatura susilnikov je obicajno nastavljiva od nekaj stopinj Celzija pa do vec sto stopinj

Celzija. Kvaliteta susilnikov se meri predvsem v stabilnosti njihove temperature, kar pomeni,

da mora temperatura na razlicnih mestih prostora cim manj odstopati.

Slika 2.1: Primer laboratorijskega susilnika

Ce zelimo prepreciti, da bi se temperaturna nestabilnost s casom povecevala, je treba v skladu

s standardi (podpoglavje 1.1) opravljati redne preglede, pri katerih umerimo susilnik. Na

podlagi rezultatov umerjanja ugotovimo, ali je temperaturna stabilnost v mejah predpisane.

Pri umerjanju je treba razporediti temperaturna tipala v prostoru susilnika ob robovih in

na sredini, tako da cim bolj pokrijemo prostor (slika 2.2). Meritve opravljamo pri petih

3

Page 14: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 2. LABORATORIJSKI SUSILNIKI IN UMERJANJE 4

razlicnih temperaturah, ki jih izberemo tako, da cim bolj pokrijemo delovno obmocje susilnika.

Umerjanje zacnemo z nizjo temperaturo, nato temperaturo povecujemo in izvajamo meritve.

Pri vsaki nastavljeni temperaturi je treba opraviti vsaj deset meritev ali vec s tocno dolocenimi

casovnimi presledki, zato da lahko ocenimo merilno negotovost s statisticno metodo.

Slika 2.2: Razporeditev temperaturnih tipal

Poleg tega, da je rocni nacin umerjanja zelo zamuden, obstaja velika moznost, da pri merjenju

delamo napako. Ko na susilniku nastavimo temperaturo, pri kateri zelimo opraviti meritve,

moramo pocakati nekaj casa, da jo susilnik doseze. V trenutku, ko doseze nastavljeno tem-

peraturo, je zaradi temperaturne regulacije ta se zelo nestabilna (slika 2.3).

Slika 2.3: Stabilizacija temperature

Ce zelimo opraviti verodostojne meritve, moramo pocakati z merjenjem toliko casa, da se

temperaturno nihanje v vecji meri izniha. Ta cas je okoli pol ure, doloci pa ga merilec

na podlagi nihanja trenutnih odcitanih vrednosti in izkusenj. Temperaturno nihanje se okoli

nastavljene temperature nikoli popolnoma ne izniha, saj regulator ves cas vklaplja in izklaplja

grelec z zeljo, da bi se cim bolj priblizal nastavljeni temperaturi (slika 2.4).

Pri rocnem umerjanju zato obstaja velika verjetnost, da bomo naredili pogresek pri merjenju

(E ), saj lahko naenkrat merimo temperaturo le z enim tipalom na enem merilnem mestu.

V primeru, ko preberemo in zapisemo vrednost temperature, ki jo pokaze tipalo na prvem

merilnem mestu, je zelo majhna verjetnost, da bomo vrednost temperature pri tipalu na

Page 15: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 2. LABORATORIJSKI SUSILNIKI IN UMERJANJE 5

Slika 2.4: Nihanje temperature

drugem merilnem mestu prebrali v istem trenutku, kot smo pri prvem, saj dejanska vrednost

temperature ves cas rahlo niha (slika 2.5).

Slika 2.5: Pogresek

Ta problem odpravimo pri avtomatskem umerjanju susilnikov, saj lahko merimo in zajemamo

temperaturo pri vseh tipalih socasno (poglavje 6).

Page 16: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

Poglavje 3

Strojna in programska oprema

V tem poglavju je opisana strojna in programska oprema, ki je bila uporabljena pri nalogi

avtomatskega umerjanja laboratorijskih susilnikov. Za merjenje temperature smo izbrali upo-

rovna temperaturna tipala Pt-100. Ta tipala ustrezajo obravnavanemu merilnemu obmocju

in so zelo tocna. Uporabljajo se pri merjenju temperature v drugih procesih proizvodnje v

podjetju. Za zajem, obdelavo in prikaz podatkov smo uporabili strojno in programsko opremo

podjetja Advantech, ker ustreza nasim zahtevam, prav tako pa podjetje uporablja njihovo

opremo v nekaterih drugih aplikacijah.

3.1 Temperaturna uporovna tipala Pt-100

Uporovna tipala Pt-100 sodijo med najnatancnejsa in izjemno stabilna temperaturna tipala in

se uporabljajo za najnatancnejse meritve v kemijski in procesni industriji. Z njimi dosegamo

veliko tocnost in stabilnost, merilno obmocje pa je prakticno uporabno od -200 C pa do 600C, kar je za nas primer povsem dovolj, saj ima vecina laboratorijskih susilnikov nastavljivo

temperaturo od 0 C pa do 400 C. Imajo majhno in dobro definirano nelinearnost, za njihovo

prakticno uporabo pa potrebujemo dodatno elektroniko (merilni pretvornik) in napajanje

tipala.

3.1.1 Zgradba tipala Pt-100

Najpogostejsa izvedba uporovnega tipala Pt-100 je iz platinastega uporovnega navitja, saj ima

platina izredno linearno temperaturno-uporovno karakteristiko. Platinasto navitje je navito

na nosilcu uporovnega elementa, ki je lahko keramicen ali pa steklen. Zaradi obcutljivosti

na mehanske vplive mora biti tipalo vgrajeno v zascitno cev (slika 3.1). Na obeh koncih

platinastega navitja sta spojeni prikljucni zici, s katerimi povezemo tipalo v merilni sistem

[2].

6

Page 17: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 7

Slika 3.1: Zgradba Pt-100

3.1.2 Karakteristike tipala Pt-100

Uporovna tipala Pt-100, ki so bila uporabljena pri meritvah, so izdelana po standardu IEC

751. Po podatkih proizvajalca temperaturno upornostni koeficient za obmocje od 0 C do 100C znasa 0,385 Ω/C. Pri temperaturi 0 C je upornost tocno 100 Ω, pri vsakem prirastku

temperature za 1 C pa se upornost poveca za 0,385 Ω in obratno. Zaradi majhne nelinear-

nosti se ta koeficient pri drugih temperaturnih obmocjih rahlo spreminja. Za temperaturna

obmocja, ki so za nas primer aktualna, so podane vrednosti upornosti v tabeli 3.1).

Tabela 3.1: Osnovni podatki za R[Ω] po IEC 751C 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

0 100 103,90 107,79 111,67 115,54 119,40 123,24 127,09 130,89 134,70

100 138,50 142,29 146,06 149,82 153,58 157,31 161,04 164,76 168,46 172,16

200 175,84 179,51 183,17 186,82 190,45 194,07 197,69 201,29 204,88 208,45

300 212,02 215,57 219,12 222,65 226,17 229,67 233,17 236,65 240,13 243,59

400 247,04 250,48 253,90 257,32 260,72 264,11 267,49 270,86 274,22 277,56

500 280,90 284,22 287,53 290,83 294,11 297,39 300,65 303,91 307,15 310,38

Obstajata dve vrsti omenjenih tipal, vrsta A in vrsta B (tabela 3.2). Oba tipa se razlikujeta

le v dovoljenih odstopanjih, vrsta A ima manjsa odstopanja. V nasem primeru smo se odlocili

za uporabo tipal Pt-100 vrste A, saj zelimo pri umerjanju doseci cim bolj tocne meritve [3].

3.1.3 Problematika pri merjenju s tipali Pt-100

Pri merjenju temperature s tipali Pt-100 moramo upostevati nekatera dejstva, ki lahko vpli-

vajo na tocnost meritve. Relativno nizka upornost uporovnega tipala Pt-100 nam lahko

povzroca tezave, ce je nas merilni pretvornik prevec oddaljen, saj pridejo do izraza upornosti

prikljucnih zic in kontaktov na prikljucnih letvah.

Page 18: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 8

Tabela 3.2: Odstopanja tipala Pt-100

Dovoljena odstopanja

Vrsta A Vrsta BC Ω C Ω C

0 ±0, 06 ±0, 15 ±0, 12 ±0, 3

100 ±0, 13 ±0, 35 ±0, 30 ±0, 8

200 ±0, 20 ±0, 55 ±0, 48 ±1, 3

300 ±0, 27 ±0, 75 ±0, 64 ±1, 8

400 ±0, 33 ±0, 95 ±0, 79 ±2, 3

500 ±0, 38 ±1, 15 ±0, 93 ±2, 8

600 ±0, 43 ±1, 35 ±1, 06 ±3, 3

V najpreprostejsi dvozicni povezavi z merilnim pretvornikom zajemamo upornost celotne

napeljave, kar seveda vpliva na tocnost meritve (slika 3.2).

Slika 3.2: Primer dvozicnega priklopa. R2 in R3 predstavljata upornosti prikljucnih zic L2 in

L3

.

V tem primeru bi z merilnim pretvornikom zajemali upornost:

R = R3 + RPt100 + R3 (3.1)

Ucinkovit ukrep je lahko uporaba debelejsih presekov prikljucnih zic in izvedba dobrih pri-

kljucnih letev na kontaktih. V takem primeru bi lahko izvedli kompenzacijo na merilnem

pretvorniku oz. programsko, ce bi poznali prispevek upornosti prikljucnih zic. Prav tako se

spreminja upornost prikljucnih zic s spremembo temperature, kar moramo tudi upostevati,

ce merimo v okoljih, kjer se temperatura spreminja.

Alternativni nacin za izlocitev vpliva prikljucnih vodov je uporaba trizicne oz. stirizicne1

vezave tipala z merilnim pretvornikom. Ta nacin sodi tudi med najucinkovitejse. V nasem

1Kelvinova vezava

Page 19: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 9

primeru smo uporabili trizicno vezavo, saj to vezavo podpira nas merilni pretvornik, ki smo ga

uporabili pri avtomatskem umerjanju. Pri trizicni vezavi moramo poskrbeti, da so upornosti

prikljucnih zic R1, R2 in R3 povsem enake (slika 3.3).

Slika 3.3: Primer trizicnega priklopa. R1, R2 in R3 predstavljata upornosti prikljucnih zic

L1, L2 in L3

.

Tedaj velja, da je upornost Ω1 enaka

Ω1 = R2 + RPt100 + R3 (3.2)

in upornost Ω2 enaka

Ω2 = R1 + R2. (3.3)

Zapisemo lahko, da je upornost Rmerjena, ki jo merimo na sponkah prikljucnih zic L1, L2 in

L3, enaka Ω1 − Ω2. Dobimo:

Rmerjena = RPt100 + R3 −R1 (3.4)

S tem, ko smo izbrali prikljucne vode enakih upornosti, smo iznicili njihov vpliv (enacba 3.4),

tako da velja Rmerjena = RPt100. Sedaj na prikljucnih sponkah merimo dejansko upornost

RPt100 brez upornosti prikljucnih zic [4].

Naslednji problem pri merjenju s tipalom Pt-100 je lahko njegovo lastno gretje. Pri elektron-

skem principu merjenja, na katerem temelji vecina merilnih pretvornikov, se merjeni upor

napaja s tokom. Ta tok povzroca na tipalu lastno gretje z mocjo

P = I2ref ·RPt100 (3.5)

Ce imamo slab stik z merjenim medijem (npr. mirujoci zrak), lahko odstopanje doseze tudi

1 C za vsak mW moci na tipalu. Ker na velikost tega toka nimamo vpliva, je najboljsa

resitev, da poskrbimo za cim boljsi stik tipala z medijem, kar bistveno izboljsa vpliv lastnega

gretja. Pri avtomatskem umerjanju pritrdimo tipala na mrezo v prostoru susilnika, tako da

so konice tipal popolnoma pri miru v zraku. [2].

Page 20: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 10

3.2 Strojna oprema Advantech ADAM-4000

ADAM-4000 je druzina inteligentnih senzorskih modulov, ki jih lahko preko vmesnikov po-

vezujemo z racunalniskimi sistemi. Uporabljajo se v industrijski kontroli procesov, v labo-

ratorijskih avtomatizacijah, v varnostnih sistemih, pri testiranju produktov, itd. V svoji

notranjosti imajo vgrajene mikroprocesorje, ki so programirljivi preko serijskega protokola

RS-485 z naborom ASCII-ukazov. Moduli iz druzine ADAM-4000 lahko vsebujejo funkcije,

kot so A/D in D/A pretvorbe, primerjava podatkov, funkcije za digitalno komunikacijo in

vhodno-izhodne linije za krmiljenje relejev in TTL naprav. Vsi moduli so izdelani za ne-

regulirano industrijsko napetost 24 V DC, ceprav je za normalno delovanje se sprejemljiva

napajalna napetost med 10 V in 30 V, ki ne sme nihati za vec kot 5 V2.

3.2.1 6-kanalni RTD modul ADAM-4015

Advantech ADAM-4015 (slika 3.4) je RTD (Resistance Temperature Detector) merilni mo-

dul temperature oz. merilni pretvornik, s katerim lahko naenkrat zajemamo temperaturo s

sestih uporovnih tipal in jo pretvarjamo v digitalno obliko. Za pretvorbo analogne velicine v

digitalno ima modul 16-bitno A/D pretvorbo, s katero dosezemo tocnost ±0, 1 % ali boljso,

maksimalno vzorcenje pa je lahko 12 vzorcev na sekundo.

Slika 3.4: Adam-4015

Modul ADAM-4015 ima diferencne vhode z impedanco 10 MΩ, na katere lahko naenkrat

prikljucimo sest uporovnih tipal naslednjih tipov:

• Pt100,

2peak-to-peak

Page 21: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 11

• Pt1000,

• BALCO500,

• Ni 50 RTD,

• Ni 508 RTD.

Vsako tipalo lahko uporabljamo v dolocenem temperaturnem obmocju (tabela 3.3), ki ga

podpira modul. Obmocja in tip uporabljenega tipala nastavljamo programsko preko komu-

nikacijskega protokola RS-485 (podpoglavje 3.3.1.1).

Tabela 3.3: Temperaturna obmocja uporovnih tipal

Tip tipala Temperaturno obmocje C

Pt100 -50 do 150

0 do 100

0 do 200

0 do 400

-200 do 200

Pt1000 -40 do 160

BALCO500 -30 do 120

Ni 50 RTD -80 do 100

Ni 508 RTD 0 do 100

Na modul lahko prikljucimo uporovno tipalo v dvozicnem ali trizicnem nacinu. V nasem

primeru smo se odlocili za trizicni priklop, saj s tem iznicimo vpliv upornosti prikljucnih

vodov (poglavje 3.1.3). Tipalo se na modul prikljuci na sponke vrstnih letev. V primeru

trizicnega priklopa povezemo zici, ki sta na istem elektricnem potencialu na sponki COM

in RTD-, prikljucno zico, ki je na drugem elektricnem potencialu, pa povezemo na sponko

RTD+ (slika 3.5).

Slika 3.5: Primer trizicnega priklopa tipala

Page 22: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 12

3.2.2 Pretvornik ADAM-4520 iz RS-232 v RS-422/485

Moduli druzine ADAM-4000 za komunikacijo z drugimi napravami uporabljajo standarda

RS-485 in RS-422. Osebni racunalniki, kakrsnega smo za obdelavo in prikaz podatkov pri av-

tomatskem umerjanju uporabili tudi mi, obicajno podpirajo samo standard RS-232. Standard

RS-232 za uporabo v industriji ni primeren, saj so signalne linije v tem sistemu zelo dovzetne

za motnje, problem pa se pojavi, ker ne moremo vzpostaviti komunikacije med dvema napra-

vama na daljse razdalje, komunikacija pa zahteva tudi vecje stevilo signalnih linij. Omenjene

slabosti odpravi uporaba standardov RS-485 in RS-422, ki sta v industriji najbolj razsirjena.

V nasem primeru, kjer povezava med merilnim pretvornikom in racunalnikom za zajemanje

podatkov ni dolga, prenosne hitrosti pa tudi niso velike, bi povsem zadostovala povezava

med napravama s standardom RS-232. Ker pa smo uporabili racunalnik, ki nima vmesnikov

RS-485 ali RS-422, smo bili primorani uporabiti pretvornik signalov ADAM-4520 (slika 3.6),

ki pretvori signale standarda RS-232 v signale standarda RS-485 ali RS-422.

Slika 3.6: Adam-4520

Pri avtomatskem umerjanju smo se odlocili za uporabo standarda RS-485. RS-485 podpira

nacin komunikacije polovicni dupleks. Komunikacija poteka v obe smeri, vendar ne istocasno.

Za posiljanje in sprejemanje podatkov potrebujemo samo dve liniji. Z uporabo pretvornika

signalov ADAM-4520 ne potrebujemo niti linije RTS3, ki je obicajno uporabljena za kontrolo

smeri komunikacije, saj posebno vhodno-izhodno vezje avtomatsko zazna in preklopi smer.

ADAM-4520 poskrbi tudi za varnost, saj z opticno izolacijo loci vmesnik RS-232 racunalnika

do napetosti 3000 VDC (slika 3.7).

3Request To Send

Page 23: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 13

Slika 3.7: Blokovni diagram pretvornika ADAM-4520

3.2.2.1 Nastavitev prenosnih hitrosti

Pretvornik ADAM-4520 podpira osem razlicnih prenosnih hitrosti, ki jih lahko nastavimo v

notranjosti modula s stikali. Prenosno hitrost nastavimo s kombinacijo stanj stikal (tabela

3.4), z istimi stikali pa lahko tudi spremenimo nacin komunikacije iz privzetega RS-485 na RS-

422. Privzeta hitrost po tovarniskih nastavitvah je 9600 bitov na sekundo za nacin RS-485,

ce pa izberemo nacin RS-422, prenosne hitrosti ni potrebno nastavljati. Pri spreminjanju

prenosnih hitrosti na pretvorniku ADAM-4520 moramo biti pozorni, da spremenimo tudi

prenosne hitrosti drugih modulov, ki so prikljuceni na pretvornik.

3.2.2.2 Nastavitve podatkovne dolzine

Na pretvorniku ADAM-4520 lahko spreminjamo dolzino podatkov s stikalom 1 (slika 3.7), med

9, 10, 11 in 12 biti. To storimo z nastavitvijo razlicnih kombinacij stikal (tabela 3.5). Privzeta

tovarniska nastavitev je desetbitni podatek, ki vsebuje en startni bit, osem podatkovnih bitov

in en stop bit. Ce na pretvornik ADAM-4520 povezemo druge module druzine ADAM-4000,

ne smemo spremeniti tovarnisko privzetega desetbitnega podatka. Podatkovno dolzino lahko

spremenimo samo v primeru uporabe modulov drugih proizvajalcev.

Page 24: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 14

Tabela 3.4: Nastavitve prenosnih hitrosti (stikalo 2). 1 - stikalo zaprto, 0 - stikalo odprto

Baud Rate 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

RTS control 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0

1200 bps 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0

2400 bps 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0

4800 bps 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0

9600 bps 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0

19.2 kbps 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0

38.4 kbps 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0

57.6 kbps 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0

115.2 kbps 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0

RS-422 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1

Tabela 3.5: Nastavitve podatkovne dolzine (stikalo 1). 1 - stikalo zaprto, 0 - stikalo odprto

Dolzina podatka 1 2

9 bitov 0 0

10 bitov 1 0

11 bitov 0 1

12 bitov 1 1

3.2.2.3 Povezava pretvornika ADAM-4520 z racunalnikom in moduli

Za povezavo RS-485 med pretvornikom ADAM-4520 in merilnim modulom potrebujemo samo

dve zici, ki jih prikljucimo v vrstne letve. Priporocena je povezava s sukanim parom zic, s

tem zmanjsamo vpliv interference. Pretvornik ima za povezavo RS-232 z racunalnikom zenski

konektor DB-9, s katerim povezemo linije TxD, RxD, RTS, GND z racunalnikovimi (slika

3.8). Stevilke zraven linij predstavljajo prikljucke na standardnem konektorju EIA-232-D [5].

Slika 3.8: Povezava pretvornika z modulom in racunalnikom

Page 25: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 15

3.3 Programska oprema

V tem poglavju je opisana programska oprema, ki smo jo uporabili pri avtomatskem umer-

janju laboratorijskih susilnikov. Programska oprema je od proizvajalca Advantech. Za kon-

figuracijo in kalibracijo modulov je uporabljen program ADAM-4000-5000 Utility Software,

ki ga dobimo z nakupom modulov. Za izdelavo graficnega vmesnika in programa za zajem

in obdelavo podatkov smo uporabili programsko orodje Advantech ADAMView, ki omogoca

enostavno izdelavo programov, vsebuje pa tudi programsko okolje, v katerem lahko te pro-

grame uporabljamo. Za uporabo tega programa je potrebna licenca.

3.3.1 Advantech ADAM-4000-5000 Utility

Advantech ADAM-4000-5000 Utility je programsko orodje, ki je namenjeno za konfiguracijo in

kalibracijo modulov Advantech iz druzine ADAM-4000 in ADAM-5000. Ima preprost graficni

vmesnik, preko katerega lahko izvedemo konfiguracijo in kalibracijo modula, ki je prikljucen

na serijski prikljucek COM racunalnika. V tem primeru moramo uporabiti pretvornik RS-485

v RS-232 (poglavje 3.2.2). ADAM-4000-5000 Utility vsebuje tudi terminalsko okno, preko

katerega lahko module neposredno konfiguriramo z ASCII-ukazi ADAM.

3.3.1.1 Konfiguracija modula z graficnim vmesnikom

Ko modul pravilno povezemo na racunalniski sistem in vkljucimo napajanje modulov, od-

premo program ADAM-4000-5000 Utility. Odprejo se nam obstojeci prikljucki COM racunalnika.

Izberemo tistega, na katerega smo prikljucili pretvornik RS-485/422 v RS-232. Sedaj s klikom

na Search odpremo okno za avtomatsko iskanje modula, prikljucenega na prikljucek COM. Ce

smo na modulih pustili privzete nastavitve, nam nastavitve komunikacije ni potrebno spre-

minjati. Izberemo lahko zacetni naslov, od katerega lahko iscemo prikljucen modul. Zacetni

naslov je 0(DEC), koncni pa 255(DEC). Za zacetek iskanja modula izberemo Start. Program

zacne iskati, na katerem naslovu je prikljucen modul. (slika 3.9).

Slika 3.9: Iskanje prikljucenega modula

Ko ga najde, nadaljuje z iskanjem, ce je slucajno na pretvornik iz RS-485/422 v RS-232

prikljucenih vec modulov. Vsi najdeni moduli se prikazejo pod izbranim prikljuckom COM.

Page 26: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 16

V nasem primeru je na prikljucek COM1 na naslovu 1 prikljucen 6-kanalni RTD modul

ADAM-4015 (poglavje 3.2.1). S klikom nanj se nam odpre zavihek z nastavitvami modula

(slika 3.10). V prvem okvirju Glavne nastavitve lahko spremenimo naslov modula od 0 do

255 (DEC).

Slika 3.10: Nastavitve modula

V drugem okvirju Nastavitve kanalov nastavimo merilna obmocja in tip temperaturnega

tipala, ki ga bomo prikljucili. Izberemo merilno obmocje od 0 C do 400 C in tipalo Pt-

100 s temperaturno-upornostnim koeficientom 0,385 Ω/C, ker uporabljamo tipala Pt-100 po

standardu IEC 751. To merilno obmocje in vrsto tipal nastavimo za vse kanale, ki jih bomo

uporabili, nato pa izberemo Posodobi, da se shranijo spremembe. Ce na kanal Ch-0 povezemo

tipalo Pt-100, ze lahko v programu spremljamo temperaturo, ki jo zajema modul. V primeru,

ko na vhodu ni tipala ali pa je katera izmed prikljucnih zic tipala unicena oz. izkljucena, nas

program na to takoj opozori. S tem se prepreci zajemanje napacnih vrednosti.

Slika 3.11: Inicializacijski nacin

Spremembo naslova modula, merilnega obmocja in tip tipala lahko spreminjamo med samim

delovanjem. Za prenosno hitrost, preverjanje paritete, protokol in podatkovni format lahko

nastavljeno vrednost samo pogledamo, spreminjati pa je ne moremo. Ce jo zelimo spremeniti,

Page 27: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 17

moramo modul vklopiti v inicializacijskem nacinu. To storimo tako, da pred prikljucitvijo

modula na napajanje povezemo linijo init* z maso (GND). Vkljucimo napajanje in modul

se postavi v inicializacijsko stanje, kjer so spremembe mozne (slike 3.11). V tem nacinu je

mozna tudi kalibracija modulov.

Spremembe se poznajo sele, ko modul ugasnemo in ga vkljucimo nazaj v navadnem nacinu.

3.3.1.2 Konfiguracija modula s terminalom

Module lahko konfiguriramo tudi preko terminala z ASCII-ukazi ADAM, preko terminala pa

lahko iz modulov beremo vhodne vrednosti. Terminalsko okno se nahaja v programu ADAM-

4000-5000 Utility. Odpremo ga tako, da odpremo prikljucek COM, na katerega imamo pri-

kljucen modul in izberemo Terminal. Odpre se terminalsko okno (slika 3.12), v katerega lahko

vpisujemo ASCII-ukaze ADAM, prav tako pa v terminalskem oknu spremljamo vrednosti, ki

nam jih vrne modul glede na vpisan ukaz. Za konfiguracijo modulov v terminalskem nacinu

moramo vkljuciti modul v inicializacijskem nacinu.

Slika 3.12: Terminalsko okno

ASCII-ukazi ADAM so sestavljeni iz ASCII znakov, ki predstavljajo sestnajstisko vrednost in

morajo biti obvezno veliki znaki, lahko pa se zacnejo z enim od naslednjih znakov: $, #, % ali

@. Za zacetnim znakom sledijo pari znakov, katerih vrednosti predstavljajo razlicne parame-

tre. Za konfiguracijo modula, kjer lahko nastavimo naslov modula, podatkovni format, pre-

nosno hitrost, preverjanje paritete in integracijski cas, izberemo ukaz %AANNTTCCFF,

kjer uporabljeni znaki pomenijo sledece:

• %: znak za zacetek ukaza

Page 28: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 18

• AA: par znakov za konfiguracijo modula na naslovu od 0 d o255 (DEC) oz. 00 do FF

(HEX)

• NN: par znakov za nastavitev novega naslova modula od 0 do 255 (DEC) oz. 00 do

FF (HEX)

• TT: par znakov za nastavitev merilnega obmocja in tip temperaturnega tipala (tabela

3.6)

• CC :par znakov za nastavitev prenosne hitrosti modula (tabela 3.7)

• FF :par znakov za nastavitev podatkovnega formata, preverjanja paritete in integra-

cijskega casa (slika 3.13)

Tabela 3.6: Sestnajstiske vrednosti za nastavitev tipa temperaturnega tipala in merilnega

obmocja

Vrednost TT (hex) Tip tipala Temperaturno obmocje [C]

20 Pt-100 (IEC) -50 do 150

21 Pt-100 (IEC) 0 do 100

22 Pt-100 (IEC) 0 do 200

23 Pt-100 (IEC) 0 do 400

24 Pt-100 (IEC) -200 do -200

25 Pt-100 (JIS) -50 do 150

26 Pt-100 (JIS) 0 do 100

27 Pt-100 (JIS) 0 do 200

28 Pt-100 (JIS) 0 do 400

29 Pt-100 (JIS) -200 do 200

2A pt-1000 -40 do 160

2B BALCO 500 -30 do 120

Tabela 3.7: Sestnajstiske vrednosti za nastavitev prenosne hitrosti

Vrednost NN (hex) Prenosna hitrost (Biti na sekundo)

03 1200

04 2400

05 4800

06 9600

07 19200

08 38400

Pri avtomatskem umerjanju uporabljamo modul ADAM-4015 na naslovu 1, tip tipala Pt-100

po standardu IEC-741 in merilno obmocje od 0C do 400C, prenosno hitrost 9600 bitov na

Page 29: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 19

sekundo, ne preverja se pariteta, integracijski cas 50ms, enota pa je inzenirsko zaokrozena na

dve decimalni mesti. Ukaz za konfiguracijo se glasi: %0101230600.

Slika 3.13: Vrednosti bitov za nastavitev podatkovnega tipa, preverjanja paritete in integra-

cijskega casa

V primeru, da je konfiguracija uspela, nam modul odgovori s povratno informacijo !%AA.

V nasem primeru z !%01, ker je naslov modula 01 (slika 3.14).

Slika 3.14: Konfiguracija modula s terminalom

Ce zelimo preveriti status konfiguracije, s terminalom posljemo ukaz $AA2. V nasem pri-

meru za modul na naslovu 01 posljemo ukaz $012. Modul nam vrne informacijo v obliki

!AATTCCFF, kar je za nas primer vrednost !01230600 (slika 3.15). S terminalom lahko

tudi vpisemo ukaz za branje vrednosti iz modula. Ce zelimo iz nasega modula ADAM-4015

prebrati temperaturo, ki jo zajemamo s tipalom na vhodu, moramo vpisati ukaz #AA, ki

je v nasem primeru #01. Modul vrne vrednost v obliki rezultatov za vseh sest kanalov v

stopinjah Celzija. Ce na vhodu ni prikljucenega tipala, je ta vrednost +888888 (slika 3.15).

Page 30: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 20

Slika 3.15: Odziv modula na ukaze

3.3.1.3 Kalibriranje modulov

Kalibracijo modulov izvedemo tako, da modul zazenemo v inicializacijskem nacinu in od-

premo program ADAM-4000-5000 Utility. V konfiguracijskem meniju graficnega vmesnika

(slika 3.10) lahko nastavimo zacetno kalibracijsko vrednost (Zero Cal.) in koncno kalibra-

cijsko vrednost (Span Cal.). Za nastavitev zacetne kalibracijske vrednosti moramo na vhod

0 namesto tipala prikljuciti referencno upornost 100 Ω s tocnostjo vsaj 0,01 % in shraniti

spremembe (slika 3.16). Pri vrednosti 100 Ω je za tipalo Pt-100 temperatura tocno 0 C

(tabela 3.1).

Slika 3.16: Kalibracija zacetne vrednosti

Za nastavitev koncne kalibracijske vrednosti je postopek enak, le da moramo na vhod 0

prikljuciti referencno upornost 250 Ω, saj je pri tej vrednosti za tipalo Pt-100 temperatura

okoli 400 C (tabela 3.1), kar je tudi zgornja meja merilnega obmocja modula (slika 3.17).

Za vir referencne upornosti smo uporabili multifunkcijski kalibrator in simulator Meatest M-

140, ki ga imajo v Laboratoriju za meroslovje, s katerim smo simulirali upornosti 100 Ω in

250 Ω. Po podatkih proizvajalca lahko simuliramo upornosti v obmocju od 0 C do 400 C

z negotovostjo 0,015 % [6].

Page 31: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 21

Slika 3.17: Kalibracija koncne vrednosti

3.3.2 Advantech ADAMView

Advantech ADAMView je programsko orodje za zajemanje, prikaz in obdelavo podatkov v re-

alnem casu v avtomatiziranih procesih in v laboratorijskih aplikacijah. Izdelan je izkljucno za

uporabo modulov Advantech druzine ADAM-4000 in ADAM-5000, z namestitvijo programa

pa se namestijo tudi vsi gonilniki za module, ki so potrebni za delovanje. ADAMView lahko

namestimo na osebni racunalnik z operacijskim sistemom Windows 95/98, Windows 2000/XP

ali Windows NT. Programsko orodje ADAMView je razdeljeno na dva glavna sklopa, na

ADAMView Strategy Editor/Runner in ADAMView Runtime.

ADAMView Strategy Editor/Designer je namenjen izdelavi projekta oz. strategije, razde-

ljen pa je na dva dela, na Task Designer in Display Designer. Strategija vsebuje program,

v katerem resimo problem oz. zahtevo naloge in ga napisemo v Task Designerju, graficni

vmesnik med programom in uporabnikom, ki sluzi za prikaz ali vnos podatkov, pa izdelamo

v Display Designerju. Program lahko pozenemo in testiramo delovanje v nacinu Strategy

Editor/Designer, kjer so se tudi mogoci popravki in spremembe programa.

Ko imamo koncno razlicico programa, ki ne potrebuje vec popravkov in je pripravljen za

uporabo, ga uporabljamo s sklopom ADAMView Runtime. V tem nacinu ni vec mozna

sprememba programa.

3.3.3 ADAMView Task Designer

Task Designer je okolje, kjer imamo na razpolago funkcije, s katerimi napisemo program, ki

realizira zahteve naloge. Te funkcije so v obliki blokov, ki jim nastavimo zelene parametre in

jih med seboj povezemo. Task Designer podpira izdelavo vec Task Designer oken, v katerih

so lahko napisani popolnoma neodvisni programi drug od drugega, med okni Task Designer

pa lahko prenasamo vrednosti iz enega programa v drug program. V primeru, da med ob-

stojecimi blokovnimi funkcijami ne najdemo prave funkcije, ki bi ustrezala nasemu problemu,

lahko izdelamo svojo v obliki skripta, funkcijo pa opisemo s programskim jezikom Visual

Basic. V nadaljevanju so opisane blokovne funkcije, ki smo jih uporabili pri avtomatskem

umerjanju laboratorijskih susilnikov.

Page 32: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 22

3.3.3.1 Analogni vhod (Analog input)

Analogni vhod je funkcijski blok, ki zajema vrednosti iz vhodnega modula in jih preko izhodov

posreduje naprej drugim elementom. Najprej je treba v nastavitvenem oknu izbrati modul,

iz katerega zelimo zajemati podatke. To storimo s klikom na Izberi (Select), kjer izberemo

prikljucek COM, na katerega je prikljucen modul, izbrati pa moramo tudi pravi naslov modula

(slika 3.18), ki smo ga nastavili pri konfiguraciji.

Slika 3.18: Izbira modula

Nastavimo lahko tudi, kateri kanali na modulu bodo aktivni oz. uporabljeni. V primeru, da

zelimo imeti drugacno osvezevanje podatkov kot v celotnem okolju Task Designer, ga lahko

spremenimo v polju Osvezitveni cas (Update times) (slika 3.19).

Slika 3.19: Vhodne nastavitve

Ce zelimo delati s pretvorjeno vhodno velicino, lahko pretvorbo zapisemo v nastavitvenem

oknu Skaliranje (Scaling), kjer vpisemo vrednosti dejanskega vhodnega obmocja (n1,m1), ki

Page 33: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 23

ga zajema modul in vrednosti skaliranega obmocja (n2,m2) (slika 3.20). Rezultat skaliranja

se izracuna po enacbi

Rezultat = n2 + (vhod− n1) ·m2 − n2

m1 − n1. (3.6)

Slika 3.20: Nastavitev skaliranja

3.3.3.2 Stevec dogodkov (Event Counter)

Izhodni signali drugih elementov so prikljuceni na vhod stevca dogodkov. Stevec steje do-

godke, kjer se digitalna vrednost spreminja iz logicne ”0” na ”1”. Odvisno od nastavitve

lahko steje navzgor ali pa navzdol po nastavljenem koraku. Poleg vhoda, ki steje dogodke,

ima se vhod Reset in vhod, ki zadrzi vrednost (Hold). V primeru, da se na vhodu Reset

pojavi logicna ”1”, se stetje nemudoma prekine, vrednost stevca pa se postavi na zacetno

vrednost. Ce imamo na vhodu Reset logicno ”0”, stevec nemoteno steje dogodke. Visoko

logicno stanje ”1” na vhodu Hold povzroci prenehanje stetja dogodkov, ko pa se stanje postavi

nazaj na ”0”, stevec steje od tam naprej, kjer se je ustavil. Poleg rocnega krmiljenja Stevca

dogodkov obstaja tudi programsko krmiljenje. Ce izberemo to moznost, bo stevec stel od na-

stavljene zacetne vrednosti po nastavljenem koraku, ob koncni vrednosti pa se bo ponastavil

in ponovno stel (slika 3.21). Maksimalna vrednost, do katere steje stevec, je 65535. Izhodna

vrednost stevca je ves cas ”0”, ko se vrednost iz koncne dosezene ponastavi na zacetno, se

vrednost izhoda za trenutek spremeni na logicno ”1”. Izhodna vrednost se lahko uporabi za

krmiljenje drugih elementov. Do trenutne vrednosti stevca lahko dostopamo kadarkoli preko

navidezne povezave (Tag), npr. s skriptom.

3.3.3.3 Zapisovalnik v datoteko (Log File)

Ta funkcijski blok ima funkcijo zapisovanja podatkov, ki jih zajemajo vhodni moduli v da-

toteko na racunalniku. Ima osem vhodov, na katere lahko prikljucimo vec vhodnih kanalov

Page 34: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 24

Slika 3.21: Nastavitev stevca dogodkov

istega modula ali pa vhode iz razlicnih modulov. Podatki se shranjujejo v datoteko, katere

lokacijo sami definiramo v nastavitvenem oknu. Nastavimo lahko tudi tip podatkov, ki se bo

zapisoval v datoteko, podprti pa so sledeci podatkovni tipi:

• ASCII,

• Float (4 zlogi),

• Byte (1 zlog),

• Integer (2 zloga),

• Long Integer (4 zlogi).

Vsakemu vhodnemu podatku lahko priredimo stevilo zapisanih decimalnih mest. Izberemo

lahko tudi nacin zapisovanja, kar pomeni, da se lahko zapisujejo podatki ves cas na novo in

prepisejo prejsnje ali pa se zapisejo pod prejsnje. V primeru, da zapisujemo vec vhodov v

datoteko, se nam podatki zapisujejo in razvrscajo v stolpce, ki jim lahko nastavimo fiksno

sirino ali pa jih med seboj locimo s tremi moznimi znaki:

• s presledkom,

• s piko,

• s tabulatorjem.

K zapisu podatkov lahko dodamo ASCII komentar. Funkcijski blok krmilimo z vhodnim

prikljuckom Log on/off . Ce se na vhodu Log on/off pojavi logicna ”1”, se podatki ves cas

zapisujejo v datoteko, kadar pa je na vhodu ”0”, se zapisovanje ustavi. Na ta nacin lahko

filtriramo zapis podatkov ali pa zapisujemo samo dolocene vrednosti (slika 3.22).

Page 35: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 25

Slika 3.22: Nastavitev zapisovalnika v datoteko

3.3.3.4 Casovnik (Timer)

Casovnik je funkcijski blok, ki sluzi kot generator takta, na podlagi katerega se lahko odvijejo

neki dogodki. Uporabljen je povsod, kjer imamo opravka s casovno odvisnostjo. Steje lahko

navzgor ali navzdol v korakih po 1 s ali po 0,1 s. Manjse casovne resolucije od 0,1 s ne podpira

zaradi casovnih omejitev operacijskega sistema Windows. Njegova izhodna vrednost je cas, ki

je podatkovnega tipa Long Integer, kar pomeni, da lahko tece od 0 do 4294967295. Casovnik

se lahko programsko ponastavi na 0, ko doseze doloceno vrednost oz. cikel. Nastavimo lahko

naslednje cikle (slika 3.23):

• brez cikla,

• leto,

• mesec,

• teden,

• dan,

• ura,

• minuta.

Page 36: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 26

V primeru, da zelimo Casovnik rocno resetirati, je na voljo vhodni prikljucek Reset. Ce se

na vhodu Reset pojavi logicna ”1”, se casovnik resetira na nic in zacne s ponovnim stetjem.

Slika 3.23: Nastavitev Casovnika

3.3.3.5 Casovna oznaka (Time Stamp)

Ta funkcijski blok ima samo izhodno funkcijo. Ce kaj povezemo na vhod, nam program

takoj javi napako. Ce izhod povezemo na vhod drugega elementa, npr. prikazovalnika ali

pa zapisovalnika v datoteko, se v njem prikaze oz. zapise trenutni cas. V primeru, da iz

nekega modula zapisujemo vrednosti v datoteko, lahko s casovno oznako, ki se tudi zapise v

datoteko, ponazorimo, kdaj je bila neka meritev opravljena. Nastavimo lahko vec razlicnih

casovnih formatov (slika 3.24).

Slika 3.24: Nastavitev Casovne oznake

3.3.3.6 Osnovni skript (Basic Script)

Osnovni skript je zelo mocno orodje v programskem paketu ADAMView. Z osnovnim skrip-

tom lahko resujemo probleme, ki nam jih blokovno programiranje ne dopusca. Omogoca nam

pisanje programov s programskim jezikom Microsoft Visual Basic, kjer lahko manipuliramo s

podatki v obliki primerjav, izracunov, pogojnih stavkov, vejitev in zank. Na razpolago imamo

Page 37: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 27

funkcije, s katerimi lahko preberemo vrednosti iz vseh drugih objektov, ki so v okolju Task

Designer ali Display Designer, stevilo vhodov pa je neomejeno. S funkcijami lahko vredno-

sti posredujemo v katerekoli druge objekte, vendar je stevilo izhodnih vrednosti omejeno z

osmimi izhodi. Za urejanje skriptov imamo temu namenjen urejevalnik (Basic Script Editor)

(slika 3.25), ki vsebuje tudi razhroscevalnik.

Slika 3.25: Urejevalnik osnovnih skriptov

3.3.4 ADAMView Display Designer

Display Designer je okolje namenjeno izdelavi graficnega vmesnika, s katerim prikazujemo

trenutne ali koncne vrednosti programa napisanega v okolju Task Designer. Na razpolago

imamo razlicne prikazovalnike, gumbe, kontrolne elemente in vmesnik za prikaz grafov v

odvisnosti od casa ali katerih drugih programskih spremenljivk. V okolje Display Designer

lahko uvozimo tudi slike ali druge graficne objekte, s katerimi vizualno ponazorimo nek

proces in naredimo graficni vmesnik uporabniku cimbolj prijazen. Display Designer podpira

izdelavo graficnih vmesnikov na vec oknih, ki so eno od drugega neodvisna, med njimi pa

lahko prenasamo vrednosti. V nadaljevanju so opisani nekateri graficni objekti, ki smo jih

uporabili pri izdelavi graficnega vmesnika.

3.3.4.1 Binarni gumb (Binary Button)

Binarni gumb je graficni objekt, ki se mu ob pritisku oz. s klikom nanj spremeni vrednost

izhoda na logicno ”1”ali ”0”. Izhod lahko povezemo na vhod drugega elementa, ki se nahaja

v okolju Task Designer, s spremembo stanja pa lahko sprozi ali prekine nek dogodek v pro-

gramu. Mozno mu je nastaviti tri razlicne nacine delovanja. V nacinu vklop/izklop zadrzi

stanje od trenutka, ko je bil pritisnjen in sproscen, ob ponovnem pritisku pa se stanje na

izhodu invertira. V trenutnem nacinu delovanja spremeni vrednost izhoda le v casu pritiska,

Page 38: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 28

ob sprostitvi gumba pa se stanje ponovno obrne. Tretji nacin delovanja je radijski nacin,

kjer morata biti uporabljena vsaj dva gumba. V tem primeru se s pritiskom na prvi gumb

sprosti drugi gumb, prav tako se obema gumboma na izhodu spremeni stanje. Enako se

zgodi ob pritisku na drugi gumb, kjer se sprosti prvi. Vsakemu gumbu je mozno spreminjati

lastnosti, kot so oznake oz. napisi, barvo napisa in barvo gumba glede na stanje, v katerem

se nahaja, mozno je dodati tudi zvocni signal v casu pritiska in bliznjico na tipkovnici (slika

3.26). Gumbi so zelo pomembni elementi pri izdelavi graficnega vmesnika, ker lahko z njihovo

uporabo dosezemo popoln nadzor nad nekim procesom.

Slika 3.26: Nastavitve binarnega gumba

3.3.4.2 Prikazovalnik (Numeric/String Display)

Kadar zelimo v graficnem vmesniku prikazovati vrednost, ki jo zajema modul, ali pa vre-

dnost neke druge spremenljivke v programu, uporabimo Prikazovalnik. Prikazovalnik lahko

prikazuje tri razlicne podatkovne tipe:

• realni tip podatka s plavajoco vejico,

• celostevilcni tip podatka,

• nize ASCII znakov.

Velikost Prikazovalnika je poljubno nastavljiva, s spreminjanjem lastnosti pa je mogoce doseci

barvni prikaz podatkov, barvo zaslona, spremembo pisave, poravnavo in stevilo decimalnih

mest v primeru uporabe podatkovnega tipa podatkov (slika 3.27).

Page 39: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 29

Slika 3.27: Nastavitve prikazovalnika

3.3.4.3 Nastavljalnik vrednosti(Numeric Control Display)

Nastavljalnik vrednosti uporabniku omogoca, da s klikanjem nanj med samim delovanjem

programa nastavi vrednost neke programske spremenljivke na poljubno vrednost, lahko pa

je izhod Nastavljalnika vrednosti vezan na vhod drugih elementov v okolju Task Designer.

Na ta nacin lahko uporabnik enostavno spreminja parametre v programu. V nastavitvenem

oknu imamo moznost izbire med celostevilcnim podatkovnim tipom in realnim stevilom s

plavajoco vejico. Nastavimo lahko zgornjo in spodnjo dovoljeno mejo in zacetno privzeto

vrednost, ki je zapisana v prikazovalniku po zagonu programa. V polju Vrednost koraka

(Step Value) nastavimo korak, po katerem zelimo spreminjati vrednost v casu delovanja

programa. Velikost prikazovalnika je poljubno nastavljiva, prav tako pa lahko spremenimo

pisavo in dodamo zvocni signal v casu pritiska nanj (slika 3.28).

3.3.4.4 Pogojni prikazovalnik besedila (Conditional Text Display)

To je prikazovalnik, ki prikazuje dolocen tekst v odvisnosti od vhodnih vrednosti. Na voljo

je osem vhodov. Za vsak vhod napisemo zeleni tekst, ki ga zelimo prikazovati ob dolocenih

vhodnih pogojih. Ko se na vhodu prikazovalnika pojavi vrednost, pod katero je shranjen

tekst, se nam ta prikaze na zaslonu. Za vsako vhodno vrednost je mozno nastaviti barvo

teksta in ozadja prikazovalnika, prav tako je mogoce spremeniti pisavo (slika 3.29).

3.3.4.5 Prikazovalnik besedila (Text String Display)

To je Prikazovalnik besedila brez vhodov in izhodov. Uporabimo ga za besedilne oznake v

graficnem vmesniku na mestih, kjer zelimo imeti staticne napise. Edini vrednosti, ki ju lahko

nastavimo, sta barva in oblika pisave (slika 3.30).

Page 40: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 30

Slika 3.28: Nastavitve nastavljalnika vrednosti

Slika 3.29: Nastavitve pogojnega prikazovalnika teksta

Slika 3.30: Nastavitve prikazovalnika teksta

Page 41: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 3. STROJNA IN PROGRAMSKA OPREMA 31

3.3.4.6 Prikazovalnik grafov (Trend Graph Display)

S tem prikazovalnikom je mogoce graficno prikazovanje podatkov v odvisnosti od casa. V

nastavitvenem oknu lahko nastavimo barvo ozadja, barve grafov, podatkovno obmocje in

korak osi, spremenimo pa lahko tudi cas osvezevanja (slika 3.31).

Slika 3.31: Nastavitve prikazovalnika grafov

3.3.4.7 Graficni prikazovalnik podatkov (Bar Graph Display)

To je prikazovalnik, ki graficno prikazuje vrednost neke spremenljivke v obmocju, ki ga na-

stavimo. Lahko lezi horizontalno ali vertikalno, mozno pa je nastaviti tudi barvo grafa (slika

3.32) [7].

Slika 3.32: Nastavitve graficnega prikazovalnika

Page 42: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

Poglavje 4

Program in graficni vmesnik

Program in graficni vmesnik pri avtomatskem umerjanju laboratorijskih susilnikov morata

biti izdelana tako, da lahko naenkrat zajemamo temperaturo iz petih tipal, temperatura pa

se mora ves cas prikazovati na graficnem vmesniku. Uporabnik mora imeti moznost izbire

med nastavitvijo stevila meritev pri neki temperaturi, prav tako pa mora imeti moznost

izbire casa med ponovitvami meritev. Na graficnem vmesniku se mora izpisati stevilo ze

opravljenih meritev in pretekli cas do ponovne meritve. V trenutku, ko se meritev opravi,

se morajo prebrane vrednosti iz vseh tipal zapisati v datoteko skupaj s casom, v katerem so

bile opravljene. Graficni vmesnik mora vsebovati statusno okno, kjer lahko uporabnik ves

cas spremlja, kaj se tocno dogaja pri umerjanju, prav tako mora vsebovati gumba za zagon in

ustavitev izvajanja programa ter graficni prikaz izmerjenih temperatur v odvisnosti od casa.

Potrebujemo tudi porocilo o umerjanju, v katerega se prenesejo vsi podatki iz datoteke in

se pravilno razvrstijo v tabele. V porocilu se morajo izracunati odstopanje temperature v

prostoru, srednje vrednosti, standardna merilna negotovost in razsirjena merilna negotovost.

Na podlagi teh parametrov lahko ocenimo stanje susilnika.

4.1 Izdelava graficnega vmesnika

Graficni vmesnik smo izdelali tako, da izpolnjuje zahteve avtomatskega umerjanja labora-

torijskih susilnikov v okolju ADAMView Display Designer. V graficni okvir, ki predstavlja

prostor susilnika, smo namestili pet prikazovalnikov v taksnem vrstnem redu, kot so tipala

razporejena v prostoru susilnika. Pri namestitvi temperaturnih tipal v susilnik moramo ta

vrstni red upostevati. Vsak prikazovalnik ves cas prikazuje temperaturo, ki jo zajema tipalo

na vhodu modula. V graficni vmesnik smo namestili dva nastavljalnika vrednosti, s katerima

lahko uporabnik nastavi zeleno stevilo meritev in cas med ponovitvami meritev. Graficni

vmesnik vsebuje dva kontrolna binarna gumba Zazeni in Koncaj, ki delujeta v radijskem

nacinu in protitaktno. Ko je gumb Zazeni pritisnjen, je gumb Koncaj sproscen in obratno.

32

Page 43: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 4. PROGRAM IN GRAFICNI VMESNIK 33

Preverjanje izhodov gumbov se vrsi v programskem delu v okolju Task Designer, kjer se glede

na izhodni vrednosti gumbov odvijeta scenarija za zagon ali ustavitev programa. Graficni

vmesnik je opremljen s prikazom trenutnega casa in statusnega okna. Statusno okno je izde-

lano s pogojnim prikazovalnikom besedila, krmiljen pa je v programskem delu s skriptom. Z

vpisom vhodnih vrednosti na vhod pogojnega prikazovalnika besedila se nam na njem izpise

trenutni dogodek, ki se vrsi pri umerjanju, ali pa se nam ob koncu umerjanja izpise sporocilo,

da smo z umerjanjem koncali. Graficni vmesnik vsebuje tudi prikaz casa do naslednje opra-

vljene meritve, izrazenega v sekundah, in prikaz ze opravljenega stevila meritev (slika 4.1).

Slika 4.1: Graficni vmesnik

Za graficni prikaz vrednosti in prikaz temperature v odvisnosti od casa smo izdelali druga

graficna okna za vsak kanal posebej v okolju Display Designer. V vsakem oknu je mozno

spremljati meritve tudi v graficni obliki. Okno zelenega tipala za graficni prikaz se odpre s

pritiskom na gumb Tipalo. Na graficni vmesnik se vrnemo s klikom na Nazaj (slika 4.2).

4.2 Opis programa za zajemanje in obdelavo podatkov

Program za zajemanje in obdelavo podatkov je napisan v okolju Task Designer. Sestavljen

je iz funkcijskih blokov, ki jih krmili skriptni blok, v katerem je program napisan v program-

skem jeziku Visual Basic. Samo z blokovnim programiranjem ni mogoce doseci preverjanja

dolocenih pogojev in zankanja ter vejitev programa.

Page 44: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 4. PROGRAM IN GRAFICNI VMESNIK 34

Slika 4.2: Graficni prikaz podatkov

4.2.1 Opis programa s funkcijskimi bloki

Slika 4.3: Program, opisan s funkcijskimi bloki

Pri izvedbi programa smo uporabili funkcijske bloke Analogni vhod (AL1), Zapisovalnik v da-

toteko (LOG1), Stevec dogodkov (CNT1), Casovnik (E1), Casovna oznaka (TS1) in Osnovni

skript (SCR1) (slika 4.3). Funkcijski bloki so podrobno opisani v poglavju 3.3. Analogni

Page 45: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 4. PROGRAM IN GRAFICNI VMESNIK 35

vhod zajema vrednosti iz modula ADAM-4015, njegovi izhodi pa so povezani na Zapisoval-

nik v datoteko. Na Zapisovalnik v datoteko je povezan tudi izhod bloka Casovna oznaka.

Zapisovalnik zapise podatke meritev in cas, ki ga priskrbi Casovna oznaka, v datoteko, pot

do te datoteke pa nastavimo v nastavitvenem oknu Zapisovalnika v datoteko. Nastaviti mo-

ramo tudi presledke med podatki s tabulatorjem, zato da nam pri uvozu podatkov v program

Microsoft Excel avtomatsko prepozna stolpce. Izbrali smo tudi prepisovanje podatkov, tako

da se nam ob ponovnem zagonu programa prepisejo prejsnji podatki (slika 4.4). Kontrolo

nad vpisom podatkov ima funkcijski blok Osnovni skript, zato je izhod 0 iz skripta povezan

na krmilni prikljucek zapisovalnika v datoteko.

Slika 4.4: Nastavitve Zapisovalnika v datoteko

Na blok Osnovni skript sta prikljucena tudi Casovnik in Stevec dogodkov, z Osnovnim skrip-

tom pa lahko preberemo vrednosti iz elementov graficnega vmesnika, ki jih je vpisal uporab-

nik.

4.2.2 Opis programa Osnovni skript

Program, ki je napisan v Osnovnem skriptu s programskim jezikom Visual Basic, predstavlja

jedro celotnega programskega dela, saj nadzira skoraj vse ostale funkcijske bloke. Nadzor

ima nad ponastavitvijo Casovnika, povecevanjem vrednosti in ponastavitvijo Stevca dogod-

kov, krmili Zapisovalnik podatkov v datoteko, iz objektov graficnega vmesnika pa prebere

vrednosti, ki jih je vnesel uporabnik, in jih prenese v program. Ves potek programa od

zacetka do konca se odvija v zanki, kjer se preverjajo doloceni pogoji in kjer se glede na njih

ustrezno veji.

Page 46: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 4. PROGRAM IN GRAFICNI VMESNIK 36

4.2.2.1 Branje vrednosti iz objektov

V osnovni skript lahko uvozimo podatke tudi iz graficnega vmesnika, ki jih je vnesel upo-

rabnik, preko navidezne povezave Tag. Navidezno povezavo Tag definiramo enako, kot bi s

programskim jezikom Visual Basic definirali novo spremenljivko nekega podatkovnega tipa.

Definiramo jo na naslednji nacin:

dim ime as Tag

Ce preberemo vrednost nekega graficnega objekta, npr. Nastavljalnika vrednosti NCTL1, ki

se nahaja v okolju TASK1, in jo shranimo v Tag ime, uporabimo funkcijo GetTag in zapisemo:

set ime = GetTag (”TASK1”, ”NCTL1”)

Ce gre pri prebrani vrednosti za celostevilcni podatkovni tip, lahko to vrednost shranimo v

programsko spremenljivko tipa INTEGER. Najprej jo definiramo:

dim X as INTEGER,

nato pa vanjo shranimo prebrano vrednost

X = ime.value.

4.2.2.2 Delovanje programa Osnovni skript

V trenutku zagona aplikacije se program zacne vrteti v zanki in glede na izpolnjene pogoje

izvaja operacije. Vsaka ponovitev zanke se izvede v eni sekundi, saj je osvezevanje celo-

tnega okolja Task Designer in cikel Casovnika ena sekunda. V skript na zacetku programa

prenesemo vrednosti iz Casovnika, Stevca dogodkov in graficnega vmesnika, ki jih je vnesel

uporabnik. Za krmiljenje Zapisovalnika v datoteko uporabimo izhod skripta 0, za ponasta-

vitev Casovnika uporabimo izhod 1, Stevec dogodkov povecujemo z izhodom 2, izhod 3 je

uporabljen za ponastavitev Stevca dogodkov, z izhodom 4 pa krmilimo Pogojni prikazovalnik

besedila, ki izpisuje besedilne nize, shranjene na svojem naslovu, v statusno okno graficnega

vmesnika. Celoten potek je prikazan na diagramu (slika 4.5), vsak dogodek pa je oznacen s

stevilko in opisan v nadaljevanju.

1. Najprej definiramo sest spremenljivk tipa Integer, v katere bomo shranili vrednosti, ki

jih bomo prebrali iz elementov.

dim vrednost casovnika as INTEGER

dim meja as INTEGER

dim st vseh meritev as INTEGER

dim st meritev as INTEGER

dim gumb zazeni as INTEGER

dim gumb koncaj as INTEGER

Page 47: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 4. PROGRAM IN GRAFICNI VMESNIK 37

Nato preberemo vrednosti iz elementov, najprej iz Casovnika, nato iz Nastavljalnikov

vrednosti graficnega vmesnika za nastavitev casa med ponovitvami meritev in stevila

meritev, nato iz stevca. Preberemo tudi vrednosti stanja gumbov Zazeni in Koncaj.

set MyTag1 = GetTag (”TASK1”, ”ET1”)

set MyTag2 = GetTag (”DISP1”, ”NCTL1”)

set MyTag3 = GetTag (”DISP1”, ”NCTL2”)

set MyTag4 = GetTag (”TASK1”, CNT1”)

set MyTag5 = GetTag (”DISP1”, ”BBTN1”)

set MyTag6 = GetTag (”DISP1”, ”BBTN2”)

Spremenljivkam priredimo vrednosti, ki smo jih prebrali iz elementov.

vrednost casovnika = MyTag1.value

meja = MyTag2.value

st vseh meritev = MyTag3.value

st meritev = MyTag4.value

gumb zazeni = MyTag5.value

gumb koncaj = MyTag6.value

2. Preverimo, ce je gumb Zazeni se vedno sproscen.

if (gumb zazeni = 0) then

3. Ce je se vedno sproscen, vpisemo na izhod 0 vrednost logicne ”0”, kar pomeni, da

se podatek ne sme vpisati v datoteko. Na izhod 1 vpisemo logicno ”1”in resetiramo

Casovnik, na izhod skripta 2 pa vpisemo ”0” in s tem ne povecamo Stevca dogodkov.

Na izhod 4, ki je povezan na vhod Pogojnega prikazovalnika besedila, vpisemo vrednost

0. Pod vrednost 0 je shranjeno besedilo ”Izberi zeleno st. in cas med meritvami. Nato

pritisni Zazeni.”. V statusno okno se izpise to sporocilo.

outputf 0,0

outputf 1,1

outputf 2,0

outputf 4,0

4. Ce je gumb Zazeni pritisnjen, preverimo, ali so mogoce meritve ze opravljene. To se

zgodi takrat, ko je stevilo nastavljenih meritev, ki jih je vnesel uporabnik, enako stevilu

dogodkov v Stevcu dogodkov.

if (st meritev = st vseh meritev) then

5. Ce so meritve opravljene, se vrednost, prebrana na vhodu modula, ne vpise v datoteko,

zato je na izhodu 0 logicna ”0”. Casovnik se ponastavi, Stevec dogodkov pa se ne

povecuje, zato zapisemo na izhod 1 logicno ”1”, na izhod 2 pa logicno ”0”. V statusno

okno zapisemo niz znakov ”Meritve so opravljene. Izberite Koncaj.”. Ker je ta niz

Page 48: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 4. PROGRAM IN GRAFICNI VMESNIK 38

shranjen v Pogojnem prikazovalniku besedila na naslovu 1, na izhod 4, ki krmili ta

prikazovalnik, vpisemo vrednost 1.

outputf 0,0

outputf 1,1

outputf 2,0

outputf 4,1

6. Po opravljenih meritvah moramo pocakati, da uporabnik pritisne gumb Koncaj. Ko je

gumb Koncaj pritisnjen, se njegova izhodna vrednost iz logicne ”0” spremeni na logicno

”1”. Sedaj se invertira tudi izhodna vrednost gumba Zazeni, saj delujeta protitaktno

(radijski nacin delovanja).

if (gumb koncaj = 1) then

7. Ce je uporabnik pritisnil gumb Koncaj, se Casovnik ponastavi, izpise pa se sporocilo

”Uspesno ste opravili meritve. Za meritve pri drugi temperaturi ponovno izberite Zazeni.”.

Za ustavitev programa izberite STOP in zaprite program.”. Dokler uporabnik ne potrdi

sporocila s klikom na gumb OK, program caka na tem mestu. Ko je sporocilo potrjeno,

se program vrne na zacetek.

outputf 3,1

MsgBox ”Uspesno ste opravili meritve. Za meritve pri drugi temperaturi

ponovno izberite Zazeni. Za ustavitev programa izberite STOP in zaprite

program.”

8. Ce meritve se niso opravljene oz. se se niso zacele izvajati, preverimo, ali je pritisnjen

gumb Zazeni. Ce ni, se vrnemo nazaj na zacetek programa.

elseif (gumb zazeni = 1) then

9. Ce je uporabnik pritisnil gumb Zazeni, na izhod 3 zapisemo logicno ”0”, zato da se

Stevec dogodkov sprosti. Da v statusno okno izpisemo niz znakov ”Izvajam meri-

tve...Prosim, pocakajte...”, moramo na izhod 4 vpisati vrednost 2, saj je ta niz shranjen

na naslovu 2 Pogojnega prikazovalnika besedila.

outputf 3,0

outputf 4,2

10. Sedaj preverimo, ce je ze prisel cas za izvedbo meritve. Preveriti moramo, ce je Casovnik

ze dosegel nastavljen cas med ponovitvami meritev, ki ga je nastavil uporabnik. Upo-

rabnik nastavi cas med ponovitvami meritev z Nastavljalnikom vrednosti v minutah s

korakom po eno minuto. Ker se Casovniku povecuje vrednost vsako sekundo, zacne pa

steti od 0, moramo mejo v minutah pomnoziti s 60, da jo dobimo v sekundah.

if (vrednost casovnika < meja*60) then

Page 49: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 4. PROGRAM IN GRAFICNI VMESNIK 39

11. Ce Casovnik se ni dosegel meje, vpisemo na izhod 0, izhod 1 in izhod 2 logicno ”0”.

Podatek se ne vpise v datoteko, Casovnik se ne ponastavi, Stevcu dogodkov pa se ne

poveca vrednost.

outputf 0,0

outputf 1,0

outputf 2,0

12. Ko Casovnik doseze mejo, vpisemo na izhod 0 logicno ”1”, zato da vpisemo v dato-

teko odcitano vrednost temperature v istem trenutku. Na izhod 1 in izhod 2 vpisemo

logicno ”1”, zato da ponastavimo Casovnik, Stevcu dogodkov pa povecamo vrednost.

V statusno okno izpisemo besedilni niz znakov ”Zapisujem v datoteko...”. To storimo

tako, da vpisemo na izhod 4 vrednost 3, ker je ta niz znakov shranjen na naslovu 3

Pogojnega prikazovalnika besedila.

outputf 0,1

outputf 1,1

outputf 2,1

outputf 4,3

4.3 Porocilo o umerjanju

Porocilo o umerjanju je izdelano s programom Microsoft Excel. Za uvoz podatkov v porocilo

smo posneli Makro. Z Makrojem posnamemo vse korake, ki so potrebni, da podatke uvozimo

iz datoteke, kjer so zapisani in jih uredimo. Podatki v datoteki so razvrsceni drug za drugim za

vse temperature skupaj, zato moramo v casu snemanja Makra podatke tudi pravilno razvrstiti

glede na merjene temperature in stevilo ponovitev meritev. Nase porocilo je izdelano samo za

umerjanje, pri katerem se izvede deset ponovitev meritev pri petih razlicnih temperaturah.

V primeru, da bi zeleli opraviti manjse oz. vecje stevilo meritev pri vecjem oz. manjsem

stevilu temperatur, bi morali izdelati drugo porocilo. Na listu Prenos podatkov v porocilu

smo naredili gumb z imenom Prenesi podatke v porocilo in mu priredili posneti Makro. S

pritiskom na ta gumb se podatki samodejno prenesejo v porocilo in se razvrstijo po vrstnem

redu, v katerem so bili posneti, od najnizje do najvisje merjene temperature. Ker so decimalne

vrednosti podatkov v datoteki zapisane s piko, pri izracunih v Excelu pa potrebujemo vejico,

smo v casu snemanju Makroja po uvozu podatkov morali spremeniti interpretacijo decimalnih

mest.

Iz podatkov poiscemo minimalno in maksimalno vrednost pri doloceni temperaturi. Izracunamo

povprecno vrednost za vsako meritev, pri kateri merimo temperaturo s petimi tipali, in

povprecno vrednost vseh ponovitev meritev za posamicno tipalo. Izracunati moramo tudi

Page 50: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 4. PROGRAM IN GRAFICNI VMESNIK 40

Slika 4.5: Blokovni diagram poteka Osnovnega skripta

Page 51: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 4. PROGRAM IN GRAFICNI VMESNIK 41

standardno merilno negotovost tipa A1, s faktorjem pokritja2 k = 2. Standardno merilno

negotovost izracunamo po enacbi

U =s√N

. (4.1)

Razsirjeno merilno negotovost s pokritjem 95,5 %, kjer je U merilna negotovost, izracunamo

po enacbi:

U95,5% = U · 2. (4.2)

Za izracun merilne negotovosti potrebujemo standardni odklon s, ki ga izracunamo po enacbi

s =

√∑Ni=1(Ti − T )2

N − 1. (4.3)

N v enacbi predstavlja stevilo vseh meritev, Ti predstavlja vrednost temperature za i-to

meritev, T pa je povprecna vrednost temperature za N temperatur.

Iz minimalne izmerjene temperature MIN in maksimalne izmerjene temperature MAX izracunamo

odstopanje temperature v prostoru susilnika. Primer porocila o umerjanju je v prilogi.

V porocilu o umerjanju je na sliki A.1 graf, v katerem je prikazan relativni pogresek za vsa

merilna mesta pri desetih ponovitvah meritev. Vrednosti so prikazane pri temperaturi 50 C.

Iz grafa je razvidno, da pogreski rastejo iz negativnih v pozitivne vrednosti, nakloni pa so z

vsako naslednjo meritvijo manjsi. To se zgodi, ker se temperatura v prostoru se ni povsem

stabilizirala. Daljsi kot bi bil cas stabilizacije temperature, manjsi bi bili nakloni pogreskov.

Pogreski merilnih mest imajo razlicne vrednosti, ker temperatura v notranjosti susilnika ni

povsem homogena.

1statisticna metoda2pokritost je 95,5 %

Page 52: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

Poglavje 5

Izdelava merilnega sistema

5.1 Montaza elementov v ohisje

Za vgradnjo modulov smo uporabili aluminijasto ohisje z zunanjimi dimenzijami 120 mm

v visino, 250 mm v sirino in 263 mm v globino (slika 5.1). Ohisje je opremljeno s preno-

snim rocajem, ki lahko v casu umerjanja sluzi kot stojalo. Na zadnji strani ohisja je pritr-

jena vticnica za prikljucitev omrezne napetosti, na sprednji strani pa so montirane bananske

vticnice za prikljucitev tipal z bananskimi vtici. Vticnice za tipala so razporejene v enakem

vrstnem redu, kot so tipala vstavljena v susilnik oz. kot so narisana na graficnem vmesniku.

Pretvornik ADAM-4520 smo postavili ob zadnjo stran ohisja, zato da smo lahko konektor

DB-9 iz modula neposredno pritrdili na ohisje.

Slika 5.1: Koncni izgled ohisja

42

Page 53: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 5. IZDELAVA MERILNEGA SISTEMA 43

Merilni sistem za avtomatsko umerjanje laboratorijskih susilnikov med umerjanjem je prika-

zan na sliki 5.2.

Slika 5.2: Merilni sistem

5.2 Elektricni nacrt sistema

Page 54: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 5. IZDELAVA MERILNEGA SISTEMA 44

Slika 5.3: Elektricni nacrt

Page 55: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

Poglavje 6

Potek avtomatskega umerjanja

Avtomatsko umerjanje laboratorijskih susilnikov izvedemo v naslednjih korakih:

1. Temperaturna tipala Pt-100 namestimo v mrezo susilnika v enakem vrstnem redu,

kot je prikazano na graficnem vmesniku ali v koncnem porocilu o umerjanju. Mrezo

namestimo na polovico prostora v susilniku in zapremo vrata susilnika.

2. Temperaturna tipala prikljucimo na merilni sistem z bananskimi vtikaci na oznacena

mesta.

3. Merilni sistem povezemo s serijskim vmesnikom osebnega racunalnika s kablom DB-9,

merilni sistem pa prikljucimo na omrezno napetost.

4. Zazenemo programsko okolje Advantech ADAMView Runtime in odpremo datoteko

projekta s koncnico .GNI. Advantech ADAMView Runtime zazenemo s pritiskom na

Start. Sedaj ze lahko spremljamo vrednosti, ki jih zajemajo tipala, nas program za

zajem podatkov in graficni vmesnik pa sta pripravljena za uporabo.

5. Na susilniku nastavimo temperaturo, pri kateri zelimo umeriti susilnik. Sedaj moramo

pocakati tako dolgo, da susilnik doseze nastavljeno temperaturo in da se nastavljena

temperatura v vecji meri izniha. Ta cas doloci uporabnik glede na nihanje vrednosti,

ki jih spremlja preko graficnega vmesnika in izkusenj. V tem casu nastavimo stevilo

meritev, ki jih zelimo opraviti, in cas med ponovitvami meritev na graficnem vmesniku

(slika).

6. Ko presodimo, da se je nastavljena temperatura v susilniku stabilizirala, pritisnemo

gumb Zazeni na graficnem vmesniku in spremljamo potek meritev. V statusnem oknu

se nam izpisujejo vsi pomembni dogodki, ki se izvajajo, ko pa so vse meritve opravljene,

nas o tem obvesti sporocilo. Sporocilo potrdimo s pritiskom na V redu in pritisnemo

gumb Koncaj.

45

Page 56: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 6. POTEK AVTOMATSKEGA UMERJANJA 46

7. Za umerjanje susilnika pri drugih temperaturah ponavljamo tocki 5 in 6.

8. Ko smo opravili umerjanje pri zadnji temperaturi, ustavimo programsko okolje Advan-

tech ADAMView Runtime s pritiskom na Stop in ga zapremo.

9. Sedaj odpremo porocilo o umerjanju v programu Excel in izberemo list Prenos podatkov.

Pritisnemo na gumb Prenesi podatke v porocilo in podatki se prenesejo v porocilo, se

razvrstijo, izracunajo pa se vsi potrebni parametri. Koncno porocilo o umerjanju je

pripravljeno na tiskanje.

Page 57: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

Poglavje 7

Sklep

Pri rocnem umerjanju laboratorijskih susilnikov je merilec porabil veliko casa, saj je lahko

naenkrat meril temperaturo samo na enem merilnem mestu v susilniku. Vsako vrednost je

moral zapisati rocno in jo nato prepisati v porocilo, pri cemer je obstajala vecja verjetnost,

da bi prislo do napake, rocni vpis podatkov v porocilo pa je bil prav tako zamuden. Ker je

lahko naenkrat izmeril temperaturo samo na enem merilnem mestu in ne na vseh hkrati, je

pri tem nastal pogresek pri merjenju, saj temperatura v prostoru susilnika ves cas rahlo niha.

Za avtomatski postopek umerjanja laboratorijskih susilnikov smo morali uporabiti merilni

modul, s katerim smo lahko zajemali vse temperature naenkrat in podatke prenesli v racunalnik.

Najvec tezav pri tej nalogi je bilo pri zasnovi programa za zajemanje podatkov in pri izdelavi

graficnega vmesnika. Morali smo programsko realizirati zahteve, ki jih je prinesla avtomati-

zacija rocnega postopka umerjanja, pri cemer smo morali paziti na to, da uporaba ne bi bila

prezahtevna. Nekaj tezav smo imeli tudi pri prenosu podatkov iz datoteke, kjer so zapisani, v

porocilo Excel, saj smo morali zapisati podatke tako, da so se ob prenosu v porocilo razvrstili

v stolpce in da se je pravilno interpretirala vejica za locitev decimalnih podatkov.

Avtomatsko umerjanje laboratorijskih susilnikov se izvede v naslednjih korakih: Najprej

povezemo tipala v merilni sistem in jih namestimo v susilnik. Na susilniku nastavimo tempe-

raturo, pri kateri zelimo opraviti umerjanje. Po vklopu napajanja merilnega sistema nasta-

vimo stevilo meritev in cas med ponovitvami na graficnem vmesniku programa. Ko tempera-

tura susilnika doseze nastavljeno vrednost in se stabilizira, zazenemo program in pocakamo na

konec umerjanja. Ko smo opravili vse meritve pri razlicnih temperaturah, odpremo Excelovo

porocilo o umerjanju in z izbiro na ”Prenesi podatke v porocilo” prenesemo vrednosti zapi-

sanih meritev v porocilo, kjer se izracunajo vsi parametri, na podlagi katerih lahko ocenimo

stanje susilnika. Porocilo je pripravljeno na izpis.

Prednost avtomatskega umerjanja laboratorijskih susilnikov je v tem, da lahko zajemamo

vrednosti iz vseh petih tipal naenkrat, s cimer odpravimo pogresek pri merjenju, ki je nastajal

47

Page 58: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

POGLAVJE 7. SKLEP 48

pri rocnem umerjanju, kjer smo lahko merili samo z enim tipalom naenkrat. Prednost se kaze

tudi v bistveno krajsem casu umerjanja in bolj enostavnem postopku za uporabnika. Slaba

stran avtomatskega umerjanja pa se lahko pokaze v primeru, da bi bilo umerjanje prekinjeno

zaradi nekih neznanih razlogov, pri cemer lahko izgubimo ze izmerjene in zapisane podatke.

V takem primeru je potrebno ponoviti postopek umerjanja.

Ta metoda bo sedaj v uporabi pri pregledih vseh laboratorijskih susilnikov v podjetju.

Page 59: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

Literatura

[1] E. Potocnik, T. Babnik, F. Cerne, U. Guncar, M. Kiauta, R. Novak, M. Pivka in

J. Potocnik, ISO 9001 iz teorije v prakso, Taxus, 1998.

[2] J. Petrovcic, Merjenje temperature v procesni industriji, oktober 1995.

[3] Elpro, Katalog merilno regulacijske tehnike Elpro, Elpro, april 2008.

[4] www.pentronic.com, The effect of 2, 3, 4 wires on Pt100, februar 2006.

[5] L. Advantech Co., H-2 ADAM 4000 Series User’s Manual, Advantech Co., Ltd.

[6] MEATEST, Meatest M-140, 1999.

[7] L. Advantech Co., ADAMView user’s manual, Advantech Co., Ltd, september 2002.

49

Page 60: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

Dodatek A

Primer porocila

Na sliki A.1 je primer porocila o umerjanju.

Evid. št.: Testno umerjanje

Št. poroč.: Testno umerjanje

ZA MERILO: Laboratorijski sušilnik Memmert ULE-400

Proizvajalec: Memmert Tip merila: ULE-400 Skupina: B

Mer. območje: 0-220°C Del. območje: 0-200°C Razred točnosti.: ±1°C Zaht. točnost.: ±3°C Tov. št.: Inv. št.: Leto izdelave: 2003

Pregled X Prvi: Periodični: Izredni: Datum umer.: 15.4.2010 Velja do: 15.4.2011

Pogoji okolja Temp.: 23 °C 2 °C Vlaga: 50 % 20 %

Zunanji pregled DA: X NE:

Delovanje merila DA: X NE:

MERILO Ustreza: X Ne ustreza: Prerazvrščeno v skup.:

T3030 Ti l t El Pt 100 T3033 Ti l t El Pt 100

CINKARNA CELJE, d.dPE Vzdrževanje in energetikaLaboratorij za meroslovje

POROČILO O UMERJANJU

PODATKI O MERILU

PODATKI O UMERJANJU

X

ETALONI

T3030 - Tipalo temp.: Elpro Pt-100 T3033 - Tipalo temp.: Elpro Pt-100

T3031 - Tipalo temp.: Elpro Pt-100 T3034 - Tipalo temp.: Elpro Pt-100T3032 - Tipalo temp.: Elpro Pt-100

Legenda: X – označitev ustreznosti.

CINKARNA CELJE, d.dPE Vzdrževanje in energetikaLaboratorij za meroslovje

POROČILO O UMERJANJU

PODATKI O MERILU

PODATKI O UMERJANJU

X

ETALONI

Obrazec št.: 065156560-a Stran 1 od 4

50

Page 61: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

DODATEK A. PRIMER POROCILA 51

50 °CMerilna mesta: 1 2 3 4 5 Ura Xt (°C)Št. meritev (n): Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C)

1 49.06 49.04 48.91 49 48.77 11:33:50 48.9562 49.22 49.15 49.02 49.11 48.88 11:34:51 49.0763 49.33 49.31 49.15 49.25 49 11:35:52 49.2084 49.47 49.43 49.27 49.38 49.15 11:36:53 49.345 49.59 49.56 49.38 49.48 49.25 11:37:54 49.4526 49.7 49.65 49.5 49.61 49.36 11:38:55 49.5647 49.79 49.75 49.59 49.7 49.47 11:39:56 49.668 49.91 49.84 49.7 49.81 49.58 11:40:57 49.7689 50 49.93 49.79 49.88 49.65 11:41:58 49.85

10 50.04 50 49.81 49.9 49.68 11:42:59 49.886

49.611 49.566 49.412 49.512 49.279 49.476-0.389 -0.434 -0.588 -0.488 -0.721 -0.5240.21 0.21 0.20 0.20 0.21

48.7750.04 1.27

80 °CMerilna mesta: 1 2 3 4 5 Ura Xt (°C)Št. meritev (n): Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C)

1 79.55 79.33 79.3 79.36 78.97 12:10:03 79.3022 79.7 79.48 78.54 79.52 78.23 12:11:04 79.0943 79.98 79.76 78.83 79.86 78.5 12:12:05 79.3864 79.4 79.15 78.19 79.27 78.91 12:13:06 78.9845 79 79.79 78.8 79.9 78.52 12:14:07 79.2026 79.83 79.58 78.55 79.69 78.33 12:15:08 79.1967 79.75 79.59 78.48 79.62 78.31 12:16:09 79.158 79.93 79.76 78.58 79.79 78.41 12:17:10 79.2949 79.16 79.05 78.77 79.04 78.66 12:18:11 78.936

10 79.48 79.37 78.08 79.31 78.97 12:19:12 79.042

79.578 79.486 78.612 79.536 78.581 79.1586-0.422 -0.514 -1.388 -0.464 -1.419 -0.84140.20 0.16 0.22 0.18 0.18

78.0879.98 1.9

1. Nastavljena temperatura (Tp):

2. Nastavljena temperatura (Tp):

Xp (°C)E (°C)

MIN (°C):U (°C)

MIN (°C):MAX (°C): Odstopanje po prostoru (MAX - MIN) [ °C]

U (°C)

MAX (°C):

Xp (°C)

Odstopanje po prostoru (MAX - MIN) [ °C]

E (°C)

Page 62: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

DODATEK A. PRIMER POROCILA 52

110 °CMerilna mesta: 1 2 3 4 5 Ura Xt (°C)Št. meritev (n): Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C)

1 110.34 110.44 109.33 109.88 109.2 12:30:52 109.8382 110.02 110.12 109.12 110.61 109.02 12:31:53 109.7783 110.47 110.47 109.63 110.05 109.45 12:32:54 110.0144 110.56 110.51 109.83 110.19 109.63 12:33:55 110.1445 110.33 110.19 109.66 110.06 109.38 12:34:56 109.9246 110.87 110.72 109.31 110.61 109.98 12:35:57 110.2987 110.3 110.08 109.8 110.02 109.47 12:36:58 109.9348 109.65 109.44 109.2 109.41 109.83 12:37:59 109.5069 109.23 109.9 109.8 109.08 109.4 12:39:00 109.482

10 109.16 109.94 109.69 109.02 109.38 12:40:01 109.438

110.093 110.181 109.537 109.893 109.474 109.83560.093 0.181 -0.463 -0.107 -0.526 -0.16440.36 0.24 0.17 0.36 0.18

109.02110.87 1.85

150 °CMerilna mesta: 1 2 3 4 5 Ura Xt (°C)Št. meritev (n): Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C)

1 150.44 150.69 149.28 149.41 149.5 12:53:16 149.8642 150.22 150.38 149.24 149.28 149.55 12:54:17 149.7343 149.55 150.52 149.7 149.78 149.19 12:55:18 149.7484 149.92 150.86 149.19 149.97 149.8 12:56:19 149.9485 149.8 150.85 149.08 149.07 149.75 12:57:20 149.716 149.94 150.1 149.27 149.3 149.91 12:58:21 149.7047 149.97 150.07 149.27 149.3 149.05 12:59:22 149.5328 149.91 149.95 149.22 149.24 149.95 13:00:23 149.6549 149.02 149.13 149.36 149.41 149.13 13:01:24 149.21

10 149.6 149.86 149 149.03 149.69 13:02:25 149.436

149.837 150.241 149.261 149.379 149.552 149.654-0.163 0.241 -0.739 -0.621 -0.448 -0.3460.25 0.34 0.12 0.19 0.21

149150.86 1.86MAX (°C):

MIN (°C):U (°C)

Xp (°C)E (°C)

MIN (°C):MAX (°C):

U (°C)

Xp (°C)E (°C)

Odstopanje po prostoru (MAX - MIN) [ °C]

Odstopanje po prostoru (MAX - MIN) [ °C]

3. Nastavljena temperatura (Tp):

4. Nastavljena temperatura (Tp):

200 °CMerilna mesta: 1 2 3 4 5 Ura Xt (°C)Št. meritev (n): Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C) Tm (°C)

1 200.38 200.32 199.55 199.69 199.27 13:23:04 199.8422 200.63 200.69 199.94 199.99 199.72 13:24:05 200.1943 200.33 200.44 199.61 200 199.36 13:25:06 199.9484 200.35 200.6 199.66 199.99 199.41 13:26:07 200.0025 200.95 200.24 199.3 199.85 199.86 13:27:08 200.046 200.33 200.64 199.58 199.97 199.25 13:28:09 199.9547 200.83 200.94 199.11 199.38 199.86 13:29:10 200.0248 200.49 200.64 199.82 199.39 199.58 13:30:11 199.9849 200.53 200.77 199.88 199.25 199.63 13:31:12 200.012

10 200.44 200.92 199.78 199.39 199.41 13:32:13 199.988

200.526 200.62 199.623 199.69 199.535 199.99880.526 0.62 -0.377 -0.31 -0.465 -0.00120.14 0.15 0.16 0.19 0.14

199.11200.95 1.84

E (°C)

MIN (°C):MAX (°C):

Xp (°C)

U (°C)

Odstopanje po prostoru (MAX - MIN) [ °C]

5. Nastavljena temperatura (Tp):

Page 63: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

DODATEK A. PRIMER POROCILA 53

Obrazec št.: 065156560-b Stran 4 od 4

Merilna mesta-3

-2,5

-2

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Pogr

ešek

v %

Zaporedno število meritve

Pogrešek za vsa merilna mesta pri temperaturi Tp = 50 °C

Merilno mesto 1 Merilno mesto 2 Merilno mesto 3Merilno mesto 4 Merilno mesto 5

sprednja stran4

1 2

5

3

Page 64: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

DODATEK A. PRIMER POROCILA 54

Obrazec št.: 065156560-b Stran 4 od 4

Tabela vsebuje naslednje podatke:

n zaporedno število meritveTm kazanje merilaE odstop od normale E = Xp - TpU merilna negotovost z 95% intervalom zaupanjaTp dogovorjeno prava vrednost temperature, določeno na podlagi izmerjenih vrednosti z etalonomXt povprečna vrednost meritve na vseh merilnih mestihXp povprečna vrednost vseh meritev enega merilnega mestaMIN minimalna izmerjena vrednostMAX maksimalna izmerjena vrednost

Merilni rezultati:

Merilna negotovost:

Podani merilni rezultati in pripadajoča negotovost se nanašajo na izmerjenevrednosti v času kalibracije in ne zagotavljajo dolgotrajne stabilnosti elementa.

Razširjena merilna negotovost, ki je podana pri merilnih rezultatih je standardnamerilna negotovost rezultata meritve, pomnožena s faktorjem pokritja k = 2, ki vprimeru normalne porazdelitve ustreza ravni zaupanja približno 95%. Standardnamerilna negotovost je bila določena skladno s publikacijo EA-4/02.

Ugotovitve pri pregledu, opombe:

Slika A.1: Porocilo o umerjanju

Page 65: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

Zivljenjepis

Ime in Priimek: Anze Seruga

Rojen: 12. julij 1987 v Celju

Osnovna sola: III. OS v Celju

Srednja sola: Solski center Celje, Srednja sola za elektrotehniko in kemijo,

program: Elektrotehnik elektronik

Fakulteta: Fakulteta za elektrotehniko, racunalnistvo in informatiko, Univerza v

Mariboru, program: Elektrotehnika, smer: Elektronika

55

Page 66: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

F~~za elek'''teh,iko,računalništvo in informatiko

Smetanova ulica 172000 Maribor

IZJA VA O USTREZNOSTI DIPLOMSKEGA DELA

Podpisani mentor red. prof. dr. Zmago Brezočnik(ime in priimek mentorja)

študent Anže Šeruga(ime in priimek študenta-tke)

izjavljam, da je

izdelal diplomsko

delo z naslovom: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sušilnikov(naslov diplomskega dela)

v skladu z odobreno temo diplomskega dela, Navodili o pripravi diplomskega dela inmojimi navodili.

Datum in kraj:

Maribor, 9. 06.2010

Podpis mentorja:

-

Page 67: Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sus20 silnikov · iv AVTOMATSKO UMERJANJE LABORATORIJSKIH SUSILNIKOV Klju cne besede: laboratorijski su silnik, umerjanje, temperatura, temperaturno

UNIVERZA V MARIBORU

Fakulteta za elektrotehniko, računalništvo in informatiko

(ime fakultete)

IZJAVA O ISTOVETNOSTI TISKANE IN ELEKTRONSKE VERZIJE ZAKLJUCNEGA DELA INOBJAVI OSEBNIH PODATKOV AVTORJA

Ime in priimek avtorja (avtorice):

Vpisna številka:

Študijski program:

Naslov zaključnega dela:

Mentor:

Somentor:

Anže Šeruga

93620360

Elektrotehnika, smer Elektronika

Avtomatsko umerjanje laboratorijskih sušilnikov

red. prof. dr. Zmago Brezočnik

mag. Boris Bizjak

Podpisani-a Anže Šeruga izjavljam, da sem za potrebe arhiviranja oddal-a elektronsko verZijozaključnega dela v Digitalno knjižnico Univerze v Mariboru. Zaključno delo sem izdelal-a sam-a obpomoči mentorja. V skladu s 1. odstavkom 21. člena Zakona o avtorskih in sorodnih pravicah (Ur. 1.RS, št. 16/2007) dovoljujem, da se zgoraj navedeno zaključno delo objavi na portalu Digitalneknjižnice Univerze v Mariboru.

Tiskana verzija zaključnega dela je istovetna elektronski verziji, ki sem jo oddal-a za objavo v Digitalnoknjižnico Univerze v Mariboru. Podpisani-a izjavljam, da dovoljujem objavo osebnih podatkov, vezanihna zaključek študija (ime, priimek, leto in kraj rojstva, datum zagovora, naslov zaključnega dela) naspletnih straneh in v publikacijah UM.

Kraj in datum: Maribor, 9. 06. 2010

v

Podpis avtorja (avtorice): tk ~