18 listopada 2021
Pomiar temperatury w systemie wielokanałowym
SmartMod+ - wielokanałowy pomiar temperatury

Pomiar temperatury to funkcjonalność, którą najczęściej spotykamy w trakcie monitorowania przebiegu procesów technologicznych. Bez względu na branżę, wielkość linii technologicznej czy jej stopień złożoności na pewno znajdziemy kilka, kilkanaście a nierzadko i więcej czujników temperatury. W przemyśle będą to najczęściej termopary i czujniki RTD. Bardzo często układ do pomiaru temperatury w klasyczny sposób budujemy z czujnika temperatury, układu kondycjonującego (przetwornika pomiarowego) i modułu pomiarowego z przetwornikiem analogowo-cyfrowym (np. karty pomiarowej).

Moduł HE399RTD200 serii SmartMod+ firmy Horner APG

Kiedy chcemy zbudować system składający się z większej liczby czujników temperatury przychodzą nam z pomocą dedykowane moduły pomiarowe. Nie mierzymy za ich pomocą napięcia (np. 0-10 V) czy natężenia prądu (np. 0-20 mA). Są one zaprojektowane w taki sposób, abyśmy mogli do nich bezpośrednio podłączyć właśnie czujniki temperatury. Dzięki temu uzyskujemy spore oszczędności związane z rezygnacją z zakupu układów kondycjonujących. Przykładem takiego urządzenia jest ośmiokanałowy moduł wejść rezystancyjnych HE399RTD200 serii SmartMod+ marki Horner APG, której dystrybutorem w Polsce jest firma ASTOR.

SmartMod+

Moduły HE399RTD200 serii SmartMod+ firmy Horner APG

Konfigurowanie modułów do pomiaru temperatury

Moduł SmarMod+ HE399RTD200 możemy połączyć z komputerem PC za pomocą sieci Ethernet 10/100 Base-T. Do transmisji danych wykorzystujemy protokół komunikacyjny MODBUS TCP. Konfigurację modułu wykonujemy za  pomocą przeglądarki internetowej. Po wpisaniu adresu IP modułu np. 192.168.0.10 pojawia się strona internetowa przez którą możemy zmienić ustawienia sieciowe, skonfigurować system, zaktualizować oprogramowanie modułu, zmienić login i hasło oraz skonfigurować sposób działania każdego z kanałów wejściowych. Dostęp do menu konfiguracyjnego jest chroniony hasłem.
Konfiguracja ustawień sieciowych modułu SmartMod+

Konfiguracja ustawień sieciowych modułu za pomocą przeglądarki internetowej

Konfiguracja ustawień sieciowych pozwala na wprowadzenie adresu IP modułu, maski podsieci i adresu bramy domyślnej. Dzięki temu łatwo skonfigurujemy moduł do pracy w naszym projektowanym systemie pomiarowym.

Niepozorny moduł w obudowie o szerokości 22,5 mm oprócz komunikacji Ethernetowej pozwala na podłączenie do każdego z ośmiu kanałów wejściowych rezystancyjnych czujników temperatury różnego typu. Konfigurując każdy z kanałów wejściowych (Input Type) możemy zdecydować, czy dany kanał ma zostać wyłączony, czy będzie służył do pomiaru rezystancji w zakresie 0÷500 Ω lub 0÷2000 Ω, czy też podłączymy do danego wejścia rezystancyjny czujnik temperatury typu Pt100, Ni100, Pt1000 bądź Ni1000.

Konfiguracja kanałów wejściowych modułu SmartMod+

Konfiguracja kanałów wejściowych

Po naciśnięciu przycisku „Read” mamy możliwość podglądu wartości zmierzonej na każdym kanale. Program sygnalizuje także za pomocą czerwonej kontrolki graficznej do których wejść nie został podłączony czujnik temperatury bądź element rezystancyjny (Break).

Konfiguracja rezystancyjnych wejść analogowych modułu SmartMod+

Wyniki pomiarów rezystancji do 500 ohm, do 2000 ohm i temperatury

Należy jedynie pamiętać, że od strony sprzętowej kanały są pogrupowane w pary (0-1, 2-3, 4-5 i 6-7). Dla każdej pary ustawienia rodzaju wejścia muszą mieścić się w tej samej grupie (Tipology A i Tipology B), np. jeśli kanał 0 został ustawiony jako „Res 2000 ohm”, to na kanale 1 musi zostać wybrany również typ „Res 2000 ohm” lub typ „Pt1k” bądź „Ni1k”. Próba wprowadzenia błędnego typu kanału jest blokowana przez oprogramowanie. W przypadku czujnika Pt100 lub pomiaru rezystancji w zakresie 500 Ω wynik pomiaru jest wyświetlany z dokładnością do jednego miejsca po przecinku. Dla zakresu 2000 Ω zmierzona wartość rezystancji lub temperatury jest prezentowana w postaci liczb całkowitych.

Pomiar temperatury w oparciu o komunikację MODBUS TCP

Komunikacja z wykorzystaniem sieci Ethernet i protokołu komunikacyjnego MODBUS TCP pozwala nam w najprostszym układzie na podłączenie modułu SmartMod+ bezpośrednio do komputera PC. O wiele ciekawsza jest jednak możliwość zbudowania bardziej złożonego systemu pomiarowego, składającego się z większej liczby modułów pomiarowych, komunikujących się z komputerem PC za pomocą infrastruktury sieciowej. Na schemacie poniżej prezentujemy najprostsze rozwiązanie, z jednym ośmiokanałowym modułem wejść rezystancyjnych. W podobny sposób podłączymy do switcha kolejne moduły uzyskując zwielokrotnienie liczby kanałów. W odróżnieniu od komunikacji szeregowej RS485 i protokołu MODBUS RTU do takiego systemu pomiarowego możemy mieć zdalny dostęp, np. system pomiarowy w laboratorium – dostęp z komputera w domu.
Wielokanalowy system pomiaru temperatury na bazie modułu SmartMod+ firmy Horner

Schemat wielokanałowego systemu pomiaru temperatury

Ostatnim elementem wielokanałowego systemu pomiaru temperatury jest oprogramowanie monitorujące. W podstawowej wersji program komputerowy pozwoli nam na wyświetlenie w zadanych odstępach czasu zmierzonych wartości temperatury. Do obserwowania i analizowania zmian temperatury w trakcie monitorowanego procesu czy eksperymentu nieodzownym elementem będzie wykres. Nasze oprogramowanie pozwala na proste i szybkie wybieranie parametrów, które w danym momencie mają być prezentowane na wykresie. Możliwa jest również zmiana koloru, rodzaju i grubości linii na wykresie oddzielnie dla każdego z parametrów. W dedykowanym oprogramowaniu mogą się pojawić dowolne obliczenia matematyczne np. obliczanie wartości parametrów pośrednich, bądź elementy analizy statystycznej np. obliczanie średniej temperatury, odchylenia standardowego itp. Wszystkie zmierzone i obliczone wartości mogą być zapisywane w pliku na dysku komputera.  

Oprogramowanie do pomiaru temperatury za pomocą wielokanałowego modułu pomiarowego Horner SmartMod+

Program do pomiaru temperatury z wykorzystaniem modułu SmartMod+

Do każdego systemu pomiarowego wybieramy optymalne z punktu widzenia jakości, szybkości i precyzji pomiarów urządzenia pomiarowe. Nasze oprogramowanie przygotowujemy pod indywidualne wymagania zamawiającego. Zawsze dbamy o to, aby nasze programy działały zgodne z Państwa oczekiwaniami.

Zapraszamy do kontaktu!

Słownik pojęć

Modbus TCP - protokół komunikacji sieciowej

Jest to przemysłowy protokół komunikacji cyfrowej bazujący na sieci Ethernet i modelu klient-serwer. Pozwala to na budowanie bardziej rozbudowanych sieci niż w przypadku komunikacji szeregowej Modbus RTU (do 247 modułów).