🐐 👨🏼‍🔬 ⚓️ MATLAB के लिए KELLER सेंसर कनेक्ट करना 🔫 👋🏽 👩‍👩‍👦‍👦

परिचय

KELLER डिजिटल आउटपुट के साथ उच्च-परिशुद्धता सेंसर का निर्माण करता है, जो रीडिंग के प्रदर्शन और संचय के लिए मालिकाना सॉफ़्टवेयर से जुड़े होते हैं। अक्सर, उपयोगकर्ता को सेंसर को अपनी निगरानी और नियंत्रण प्रणाली में एकीकृत करने की आवश्यकता होती है। इस काम में, एक उदाहरण के रूप में PR-33X उच्च परिशुद्धता दबाव सेंसर का उपयोग करते हुए, हम MATLAB एकीकृत पर्यावरण के लिए KELLER सेंसर का कनेक्शन दिखाते हैं, मूल रूप से नियंत्रण प्रणालियों के विश्लेषण और संश्लेषण के लिए विकसित किया गया है, जिसमें सिग्नल डेटा को संसाधित करने और प्रदर्शित करने के लिए शक्तिशाली उपकरण हैं।

प्रेशर ट्रांसमीटर KELLER PR 33X का संक्षिप्त विवरण

मानक दबाव सीमा (वीपीआई), बार 30
दबाव माप की सटीकता, कुल (10 ... 40 डिग्री सेल्सियस) वीपीआई का 0.025%
रुपये 485 उत्पादन
बॉड दर 9600 या 115200 बॉड
आपूर्ति वोल्टेज (यू) 8 ... 28 वी
सेवा जीवन 10 मिलियन चक्र 0 ... 100% वीपीआई

दबाव ट्रांसमीटर में एक एकीकृत तापमान सेंसर भी शामिल है।

इंटरफ़ेस

X के एक इंडेक्स वाले सभी KELLER उत्पादों में एक डिजिटल इंटरफ़ेस (RS485 हाफ डुप्लेक्स) है जो MODBUS RTU और केलर बस प्रोटोकॉल का समर्थन करता है।

RS485-USB कनवर्टर का उपयोग करके एक पीसी से कनेक्शन किया जाता है। सर्वोत्तम संगतता के लिए, कंपनी केलर कनवर्टर K-114 का उपयोग करने की सिफारिश करती है।

सॉफ्टवेयर

सेंसर रीडिंग को कॉन्फ़िगर और रिकॉर्ड करने के लिए, मुफ्त CCS30 सॉफ्टवेयर का उपयोग किया जाता है, जिसका इंटरफ़ेस चित्र 1 में दिखाया गया है।

चित्रा 1. CCS30 कार्यक्रम [3] द्वारा चित्रमय और सारणीबद्ध डेटा का संचय और प्रदर्शन।

पीसी कनेक्शन

PR-33X प्रेशर सेंसर एक पीसी से जुड़ा था जो USB का उपयोग करके RS-232/422/485 MOXA USB सीरियल पोर्ट कन्वर्टर जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है।

चित्रा 2. पीसी और 12 वी बिजली की आपूर्ति के लिए पीआर -33 X दबाव ट्रांसमीटर के कनेक्शन आरेख। जब 5.69 वी (4.95 वी तक) के नीचे संचालित होता है, तो सेंसर रीडिंग बढ़ जाती है। 4.95V से नीचे संचालित होने पर, डेटा प्रेषित नहीं होता है (सेंसर काम नहीं करता है)।

ड्राइवर को स्थापित करने और पीसी में MOXA कनवर्टर संलग्न करने के बाद, COM पोर्ट डिवाइस मैनेजर की सूची में दिखाई देता है

और एडाप्टर

। हमारे विकल्प के लिए अंतिम डिवाइस के टैब (चित्र 3) में, दो-तार कनेक्शन योजना के साथ RS-485 इंटरफ़ेस का चयन किया गया है।

चित्रा 3. RS-485 2W इंटरफ़ेस के लिए MOXA कनवर्टर को कॉन्फ़िगर करना।

पारेषण प्रारूप

कंप्यूटर (कंट्रोल डिवाइस) और सेंसर (स्लेव डिवाइस) के बीच डाटा एक्सचेंज निम्नलिखित क्षेत्रों [2] वाले मोडबस प्रोटोकॉल संदेशों के अनुसार किया जाता है।

सबसे पहले, कंप्यूटर सेंसर को एक अनुरोध संदेश भेजता है, फिर प्रतिक्रिया में सेंसर अपने स्वयं के चेकसम के साथ अपना संदेश भेजता है जब अनुरोधित क्रिया सफल होती है, या कोई त्रुटि होने पर कोड 1 के साथ फ़ंक्शन भेजता है (अमान्य फ़ंक्शन या डेटा पता, आदि)।

नियंत्रण उपकरण से अनुरोध प्राप्त करने के बाद ही सेंसर की प्रतिक्रिया (प्रतिक्रिया) जारी की जाती है।

सेंसर को भेजे गए संदेश में निम्नलिखित फ़ंक्शन कोड शामिल हैं।

चित्रा 4. मोडबस आरटीयू मानक [1] के अनुसार प्रेषित और प्राप्त संदेशों का प्रारूप।

प्रयुक्त सेंसर के पते PR-33X पंजीकृत करते हैं

मोडबस संदेशों के उदाहरण (एकीकृत दबाव और तापमान सेंसर को पढ़ना) [2]

IEEE754 फ्लोटिंग पॉइंट फॉर्मेट में सेंसर रीडिंग कन्वर्ट करें

सेंसर रीडिंग के चार प्राप्त बाइट्स को फ्लोटिंग-पॉइंट नंबर में बदलने की अनुशंसित प्रक्रिया चित्र 5 में दिखाई गई है। उदाहरण ऊपर दी गई तालिका में दिखाए गए डेटा [2] का उपयोग करता है।

चित्रा 5. चार-बाइट सेंसर रीडिंग को फ्लोटिंग-पॉइंट नंबर में परिवर्तित करने के नियम।

दबाव और तापमान सेंसर PR-33X पढ़ने और प्रदर्शित करने के लिए MATLAB कार्यक्रम

PR-33X सेंसर रीडिंग और डिस्प्ले प्रोग्राम में एक मुख्य मॉड्यूल और तीन सबरूटीन्स शामिल हैं। कनवर्टर 115200 बॉड में संचालित होता है। दबाव और तापमान डेटा अनुरोध पर पढ़े जाते हैं।

प्रोग्राम इनपुट डेटा आपके डिवाइस का COM पोर्ट पता (Com_Port = variable) और आपके कनवर्टर का पता है। यदि केवल एक कनवर्टर जुड़ा हुआ है, तो, एक नियम के रूप में, Device_Addr = 1।

रीडिंग की संख्या लूप स्थिरांक द्वारा निर्धारित की जाती है (उदाहरण में, लूप = 1000;)।

मुख्य मॉड्यूल:

clear all; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Input data %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% Com_Port = 'COM9'; Device_Addr = 1; % Address of Sensor, 8 bit: 1..255 Function = 3; % 3 or 4 is read; Pr_Rg_Addr = 2; % First address of two pressure data registers (4 bytes) Temp_Rg_Addr = 8; % First address of two temperature data registers Address_Range = 2; % Range of data address %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % End of Input data %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Make COM port connection s=serial(Com_Port,'Baudrate',115200); % 9600 115200 fopen (s); pause(0.1); Loop = 1000; pr(1:Loop) = 0; temp(1:Loop) = 0; for i = 1:Loop %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Read pressure %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% RTU_request = RTU_code(Device_Addr,Function,Pr_Rg_Addr,Address_Range); fwrite(s, RTU_request); %pause(0.01); % >=0.001s for PR-33X, for 115200 Baudrate while ~(get(s,'BytesAvailable')>8) end BytesAvailable = get(s,'BytesAvailable'); Rx = fread(s,BytesAvailable)'; pr(i) = sensorOUT_to_float(Rx); % in bar %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Read temperature %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% RTU_request = RTU_code(Device_Addr,Function,Temp_Rg_Addr,Address_Range); fwrite(s, RTU_request); while ~(get(s,'BytesAvailable')>8) end BytesAvailable = get(s,'BytesAvailable'); % if BytesAvailable > 0 Rx = fread(s,BytesAvailable)'; temp(i) = sensorOUT_to_float(Rx); % in bar end % Close COM port fclose (s); delete (s); figure (3) clf('reset'); % Clear current figure window [AX,H1,H2] = plotyy (1:length(pr),pr,1:length(temp),temp); hold(AX(1)); hold(AX(2)); set(H1,'LineWidth',2); grid(AX(2),'on'); xlabel('Sampling, num'); % Y1_max = max(get(AX(1),'ytick')); % set(AX(1),'ytick',[0:Y1_max/10:Y1_max]); % set(AX(2),'ytick',[0:0.2:2]); set(get(AX(1),'Ylabel'),'String',', '); set(get(AX(2),'Ylabel'),'String',', . '); title(sprintf('   ')); % End of m file

मोडबस आरटीयू ने पीढ़ी दर पीढ़ी अनुरोध किया

 function RTU_request = RTU_code(Device_Addr,Function,Data_First_Address,Address_Range) % Device_Addr == Device Address 8 bit: 1..255 % Function == % 3 or 4 is read; 6 is write in one register; 16 - write in two registers, % Data_First_Address == Address of first register data (2 bytes) % Addrress_Range == Range of Addreses; % Data_First_Address_Bytes = [floor(Data_First_Address/256) rem(Data_First_Address,256)]; Address_Range_Bytes = [floor(Address_Range/256) rem(Address_Range,256)]; % Master's Tx data without Check sum Code = [Device_Addr Function Data_First_Address_Bytes Address_Range_Bytes]; Code_Char = dec2hex(Code); if size(Code_Char,2)==1 Code_Char(:,2)=Code_Char(:,1); Code_Char(:,1)='0'; end Code_Char_line = []; for I = 1:length(Code) Code_Char_line = [Code_Char_line Code_Char(I,1:2)]; end % Check sum calculation Check_Sum = crc_calculator(Code_Char_line); % Master's Tx data with Check sum RTU_request = [Code hex2dec(Check_Sum(1:2)) hex2dec(Check_Sum(3:4))]; % End of m file

मोडबस आरटीयू अनुक्रम चेकसम गणना दिनचर्या

 function output_hex_string = crc_calculator (Input_hex); %Input_hex = 'F70302640008'; % <= 2 * 16 Char F = [1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1]; xor_constant = [1 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1]; for i = 1 : length (Input_hex) / 2; A = [0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0]; if ~(i > length (Input_hex)/2) A_hex = Input_hex ((i-1)*2+1:i*2); % Two HEX bytes A_bin = dec2bin (hex2dec (A_hex)); length_A_bin = length (A_bin); for j = 0 : length_A_bin - 1 A (16 - j) = str2num(A_bin (length_A_bin - j)); end end F = xor (F,A); for ii = 1 : 8 if F(16) ==1 if xor_constant (1) == 0 F_shift (1) = 0; else F_shift (1) = 1; end for j = 2 : 16; if xor_constant (j) == F (j-1); F_shift (j) = 0; else F_shift (j) = 1; end end else F_shift = circshift(F',1)'; end F = F_shift; end end h = num2str(F); h = h(1:3:length(h)); output_hex_string = num2str([dec2hex(bin2dec(h(9:12))) dec2hex(bin2dec(h(13:16))) dec2hex(bin2dec(h(1:4))) dec2hex(bin2dec(h(5:8)))]); % End of m file

एक पढ़ने वाले सेंसर के चार बाइट्स को फ्लोटिंग पॉइंट पर परिवर्तित करने के लिए सबरूटीन

 % Transmission Sensor's output bytes to float value function val = sensorOUT_to_float(Rx) B(1) = Rx(4); B(2) = Rx(5); B(3) = Rx(6); B(4) = Rx(7); %1 bit of sign + 8 bits of exponent + 23 bits of mantis ( = 32 bits or 4x8 bytes) v_res = []; for i = 1:4 v_bit = dec2bin(B(i)); if length(v_bit)<8 % add zeros to get 8 bits for j = 1:(8-length(v_bit)) v_bit = ['0' v_bit]; end end v_res = [v_res v_bit]; end % Checking % v_res = ['0' '10000010' '01010010000001011011110'] == 10.5631999969482421875  s_mnt = bin2dec(v_res(1)); %sign of mantis E = bin2dec(v_res(2:9)); %exponent M = bin2dec(v_res(10:32)); % mantis if s_mnt==0 val = (1+M/8388608)*2^(E-127); % 8388608 = 2^23 else val = -(1+M/8388608)*2^(E-127); end % End of m file

उपरोक्त प्रोग्राम द्वारा पढ़े गए PR-33X दबाव और तापमान ग्राफ के उदाहरण चित्र 6 में दिखाए गए हैं।

चित्र 6. MATLAB में विकसित कार्यक्रम द्वारा प्राप्त PR-33X कनवर्टर का उत्पादन। कार्यक्रम 9 सेकंड में 115200 बॉड पर 1000 दबाव रीडिंग पढ़ता है। कार्यक्रम 17 सेकंड में 115200 बॉड पर 1000 दबाव रीडिंग और 1000 तापमान रीडिंग (अलग से) पढ़ता है।

MATLAB प्रोग्राम स्विचिंग कन्वर्टर की डेटा ट्रांसफर गति

नई आवृत्ति पर स्विच करने के लिए, अपने डिवाइस (COM_Port = चर) का COM पोर्ट पता और कनवर्टर की आवश्यक आवृत्ति (BR_Rate = 9600; या BR_Rate = 115200) सेट करने के लिए कार्यक्रम में आवश्यक है;

चेतावनी। UART कनवर्टर के रजिस्टर के शून्य बिट को सेट करने के बाद एक नया डेटा ट्रांसफर फ़्रीक्वेंसी पर स्विच करने के लिए, TURN OFF (de-energize) और फिर, TURN को कनवर्टर पर फिर से करना आवश्यक है।

 %      (9600  115200 )    UART   -  clear all; % Input data Com_Port = 'COM9'; BR_Rate = 115200; % 9600 or 115200 % End of Input data % Device_Addr = 1; % Address of Sensor, 8 bit: 1..255 % Function = 6; % Write; % UART_Rg_Addr = 512; % First address of UART Rg (2 bytes) % Data = 0 0; % Rate 9600 bod % Data = 0 1; % Rate 115200 bod % RTU_request = [Device_Addr Function UART_Rg_Addr Data Check_sum] % RTU_request = [ 1 6 2 0 0 0 136 114]; % 9600 bod request in hex % RTU_request = [ 1 6 2 0 0 1 73 178]; % 115200 bod request in hex if BR_Rate == 9600 % 115200 s=serial(Com_Port,'Baudrate',115200); fopen (s); pause(0.1); RTU_request =[ 1 6 2 0 0 0 136 114]; else s=serial(Com_Port,'Baudrate',9600); fopen (s); pause(0.1); RTU_request = [ 1 6 2 0 0 1 73 178]; end fwrite(s, RTU_request); pause(0.004); % >=0.001s for PR-33X, for 115200 Baudrate BytesAvailable = get(s,'BytesAvailable'); if BytesAvailable > 0 Rx = fread(s,BytesAvailable)' end % close COM port fclose (s); delete (s); % End of m file

ग्रंथ सूची

डॉ बॉब डेविडोव। औद्योगिक नेटवर्क उपकरणों के साथ संचार। portalnp.ru/wp-content/uploads/2013/08/12.02_Discrete-IO-unit_-MK110-_RS-485-ModBus-RTU-_-ASCII-DCON-OVEN__Ed3.pdf
संचार प्रोटोकॉल का विवरण। 30 और 40 श्रृंखला दबाव ट्रांसमीटर के लिए। वर्ग। समूह = 5.20 वर्ग। समूह = 5.21। संस्करण 3.2 (रूसी में)। www.izmerkon.ru
नियंत्रण केंद्र श्रृंखला 30. उपयोगकर्ता गाइड। फेर CCS30 संस्करण 1.1। www.izmerkon.ru
डॉ बॉब डेविडोव। तकनीकी प्रणालियों में कंप्यूटर नियंत्रण प्रौद्योगिकियों portalnp.ru/author/bobdavidov

MATLAB के लिए KELLER सेंसर कनेक्ट करना