VISOKOOLSKI STROKOVNI TUDIJ

Elektrotehnika - Elektronika POROILO PRAKTINEGA IZOBRAEVANJA

v

Cinkarni Celje

as opravljanja od 1.10. 2009 do 1.4.2010

Mentor v GD Milko Kristan, dipl. in. el.

tudent Ane eruga

Vpisna tevilka 93620360

E pota anze.seruga@uni-mb.si

Telefon 031 317 734

2

3

4

KAZALO:

1 PREDSTAVITEV PODJETJA CINKARNA CELJE ......................................................................................... 6

1.1 PRODAJNI PROGRAM ................................................................................................................................... 6

1.2 TITANOV DIOKSID TIO2 ............................................................................................................................. 7

1.3 POSLOVNI PODATKI ..................................................................................................................................... 7

1.4 ORGANIZACIJA PODJETJA .............................................................................................................................. 8

1.5 TITANOV DIOKSID TIO2 ................................................................................................................................ 8

1.6 METALURGIJA ............................................................................................................................................ 9

1.7 VZDREVANJE IN ENERGETIKA ........................................................................................................................ 9

1.8 ARM VZDREVANJE .................................................................................................................................. 10

2 ARM OPERATIVNO VZDREVANJE ..................................................................................................... 11

3 LABORATORIJ ZA MEROSLOVJE ......................................................................................................... 11

3.1 PREGLEDI IN SKUPINE MERILNE IN REGULACIJSKE OPREME.................................................................................. 12

3.2 STANDARD ISO9001 ................................................................................................................................ 13

4 MERJENJE IN ZAJEMANJE TEMPERATURE .......................................................................................... 14

4.1 TEMPERATURNA UPOROVNA TIPALA PT-100 .................................................................................................. 14

4.1.1 Zgradba tipala Pt-100 ................................................................................................................. 15

4.1.2 Karakteristike Pt-100 ................................................................................................................... 15

4.2 STROJNA OPREMA ADVANTECH ADAM-4000 ............................................................................................... 15

4.2.1 6-kanalni RTD modul ADAM-4015 .............................................................................................. 16

4.2.2 RS-232 v RS-422/485 pretvornik ADAM-4520 ............................................................................. 18

4.2.3 Povezava pretvornika ADAM-4520 z raunalnikom in moduli .................................................... 21

4.3 PROGRAMSKA OPREMA .............................................................................................................................. 21

4.3.1 Advantech ADAM-4000-5000 Utility ........................................................................................... 22

5

4.3.2 ADAMView Task Designer ........................................................................................................... 22

Analogni vhod ............................................................................................................................................ 23

tevec dogodkov ........................................................................................................................................ 24

Zapisovalnik v datoteko.............................................................................................................................. 25

asovnik ..................................................................................................................................................... 27

4.3.3 ADAMView Display Designer ....................................................................................................... 28

Binarni Gumb (Binary Button) .................................................................................................................... 29

Prikazovalnik (Numeric/String Display) ...................................................................................................... 30

Nastavljalnik vrednosti (Numeric Control Display) ..................................................................................... 31

Prikazovalnik grafov (Trend Graph Display) ............................................................................................... 32

5 AVTOMATIZACIJA RONEGA POSTOPKA UMERJANJA LABORATORIJSKIH SUILNIKOV ....................... 33

5.1 RONI POSTOPEK UMERJANJA ...................................................................................................................... 34

5.2 AVTOMATSKI POSTOPEK UMERJANJA LABORATORIJSKIH SUILNIKOV .................................................................... 35

6 PRIMER KONNEGA POROILA O UMERJANJU .................................................................................. 39

6

1 Predstavitev podjetja Cinkarna Celje Cinkarna je podjetje, ki je bilo ustanovljeno pred 132 leti. Vasih preteno metalurko

podjetje je z razvojem postopno prelo v prevladujoo kemijsko-predelovalno dejavnost.

Podjetje je bilo ustanovljeno leta 1873 z izgradnjo topilnice cinka. Valjarna cinka pa je

zaela obratovati leta 1888.

Danes je Cinkarna najveje slovensko kemino-predelovalno podjetje. Kot enovita

delnika druba zaposluje ve kot 1200 ljudi. Ve kot osemdeset odstotkov svoje celotne

prodaje realizira na zahtevnih globalnih trgih. Leta 2000 so zaeli z intenzivnim vlaganjem

v raziritev proizvodnje pigmentnega titanovega dioksida (TiO2) na 60.000 ton

proizvodnje letno.

1.1 Prodajni program Prodajni program v tem podjetju je zelo velik. Najbolj pomembni in znani proizvodi so:

TiO2,

veplova kislina,

Tekoi CO2,

Cinkova ploevina,

Cinkova ica,

Cinkove anode,

Omalt,

7

Nivedur,

Purpen,

Tesnila,

Antikorozivne barve,

Kovinske barve,

Prakasti lak.

1.2 Titanov dioksid TiO2 S proizvodnjo pigmentnega titanovega dioksida po sulfatnem postopku so leta 1973

zaokroili proizvodnjo belih pigmentov. Pigmentni titanov dioksid je nenadomestljiv v

industriji barv in lakov, barv za gradbenitvo, pri proizvodnji gume in plastinih mas, v

papirni in kozmetini industriji ter tudi v ivilski industriji. Pigment polnijo v 25-

kilogramske papirne vree ter kontejnerske vree do 1 tone, po elji kupca pa tudi v druge

oblike, na primer v avtomobilske ali eleznike cisterne za prakaste materiale. Pri

proizvodni pigmentiranega titanovega dioksida je nujno potrebna surovina veplova

kislina, ki jo Cinkarna proizvaja za lastne potrebe in trenje. Odvene koliine tri v domai

in tuji kemini industriji. Za proizvod pigment titanov dioksid - TiO2 so si pridobili

certifikat kakovosti 9001.

1.3 Poslovni podatki Najpomembneji in nosilni proizvod je pigment titanov dioksid, predstavlja ve kot 60 %

celotne prodaje podjetja. Po prodajni pomembnosti sledi program predelave cinka oz.

prodaja titan-cinkove ploevine s 15 %, prodaja proizvodov namenjenih grafini industriji

8

8 %, programa proizvodov za gradbenitvo 5 %, prodaja anti-korozijskih premazov in

prakastih lakov 4 % ter agro program z 2 % udelebo v celotni prodaji podjetja. Med 75 %

in 85 % celotne prodaje ustvarijo na zahtevnih izvoznih trgih. Nedvomno je

najpomembneji trg Evropska unija, kjer ustvarimo ve kot 72 % celotnega izvoza, sledijo

drave bive Jugoslavije 10 % in ZDA.

1.4 Organizacija podjetja Cinkarna Celje je na korporativni ravni organizirana kot sestav proizvodnih poslovnih enot,

storitvene poslovne enote in strokovnih slub.

CC-Uprava:

Strokovne slube,

Titanov dioksid,

Metalurgija,

Grafika,

Kemija Celje,

Kemija Mozirje,

Veflon,

Vzdrevanje in energetika.

1.5 Titanov dioksid TiO2 S proizvodnjo pigmentnega TiO2 po sulfatnem postopku so leta 1973 zaokroili

proizvodnjo belih pigmentov. Pigmentni TiO2 je nenadomestljiv v industriji barv in lakov,

9

barv v gradbenitvu, pri proizvodnji gume in plastinih mas, v papirni in kozmetini

industriji. Pigment polnijo v 25kg papirnate vree ter kontejnerske vree do 1t, po elji

kupca pa tudi v druge oblike, na primer v avtomobilske ali eleznike cisterne za prakaste

materiale. Pri proizvodnji pigmentnega TiO2 je nujno potrebna surovina veplova kislina,

ki jo Cinkarna proizvaja za lastne potrebe in trenje. Odvene koliine tri v domai in tuji

kemini industriji. Za proizvod TiO2 so si pridobili tudi certifikat kakovosti 9001.

1.6 Metalurgija Vztrajnost velja e posebej za metalurko proizvodnjo, kjer so se z veliko izkunjami na

podroju predelave cinka povzpeli med vidne evropske proizvajalce titan-cinkove

ploevine. Ta nepogreljivi material za gradbenitvo daje obilico monosti stavbnim

kleparjem pri izdelavi in oblikovanju streh, fasad, lebov in prikljukov. Tudi za titan-

cinkovo ploevino in cinkovo ico imajo certifikat kakovosti 9001.

1.7 Vzdrevanje in energetika Najpomembneji dejavnik v tako veliki proizvodnji je prav gotovo dobro vzdrevanje.

Vzdrevalci morajo biti vedno pripravljeni na napake in probleme in le-te v najkrajem

asu reiti, saj je od hitrosti in kvalitete vzdrevanja odvisna kvaliteta in uspenost

proizvodnje. Poleg vzdrevanja pa se ukvarjajo s projektiranjem nartov ter pomagajo pri

proizvodnji tehnolokih procesov. V PE Vzdrevanje in energetika delujejo naslednje

slube:

Tehnina priprava dela,

Strojno vzdrevanje,

Energetika,

Gradbeno vzdrevanje,

10

Energetika,

Gradbeno vzdrevanje,

Elektro vzdrevanje,

ARM vzdrevanje.

1.8 ARM vzdrevanje ARM vzdrevanje (Avtomatika, Regulacije, Meritve v industrijskih) ima v Cinkarni ve kot

40 letno tradicijo. Zaetki delovanja segajo v 60. Leta prejnjega stoletja, ko so se z

industrijskim razvojem drube zaele kazati potrebe po kadrih za vzdrevanje vse bolj

zahtevnih naprav avtomatike, ki so se takrat zaele vgrajevati v proizvodne procese.

Seveda takrat z vejim poudarkom na elektro-pnevmatskih komponentah, ki so zahtevale

znanja s podroja finomehanike. Z leti razvoja elektronskih komponent se je poudarek

prevesil na podroje obvladovanja elektronskih sklopov in naprav v tranzistorski tehniki,

kmalu zatem pa so sodobne naprave dobivale kompleksne funkcije z vgrajenimi

mikroprocesorskimi sistemi, ki so tudi danes osnova vseh krmilnih in regulacijskih funkcij

vgrajenih naprav v proizvodnih procesih. ARM vzdrevanje je z obstojeimi kadri ves as

sledilo razvoju elektronike s pridobivanjem novih znanj, veinoma iz praktinih izkuenj

pri vzdrevanju opreme. Skrb za zagotavljanje potrebne obratovalne zanesljivosti naprav

je bila vseskozi vodilo za pridobivanje novih kadrov in izobraevanje obstojeih.

Danes ARM vzdrevanje sestavljajo naslednje enote:

Vzdrevanje avtomatiziranih procesov (VAP) vzdrevanje vseh gradnikov

avtomatizacije v podjetju (krmilniki, vhodno/izhodne enote, operaterske postaje,

raunalniki streniki, industrijsko omreje, programska oprema v krmilnikih,

strenikih in operaterskih postajah), projektiranje in programiranje novih naprav.

11

Operativno ARM vzdrevanje vzdrevanje naprav na procesnem, kot so

merilniki vseh fizikalnih veliin, kompaktni regulatorji, vse vrste avtomatskih

armatur (regulacijski in on/off ventili, lopute), vse vrste elektro pnevmatskih

sklopov.

ARM delavnice vzdrevanje naprav splonega pomena armatur (laboratorijska

oprema, biro naprave, zrana pota, elektronski varilni aparati, itd.) in izdelava

novih naprav pri remontih in investicijah

Laboratorij za meroslovje skrb za obvladovanje merilne opreme po standardu

ISO9001, ki velja v vseh poslovnih enotah podjetja

Vzdrevanje sredstev zvez vzdrevanje infrastrukture klasine telefonije,

skrbnitvo nad GSM aparati, posredovanje zvez.

2 ARM operativno vzdrevanje Prakso sem zael opravljati v ARM operativnem vzdrevanju, kjer sem bil tri tedne.

Zaposleni v tej slubi skrbijo za nemoteno delovanje proizvodnih procesov in so prisotni

24 ur. V primeru okvar morajo takoj posredovati in odpraviti okvaro v sistemu v

najkrajem monem asu. Tu izvajajo tudi manje servisne posege, v primeru, da so ti

mogoi. V tem asu sem se seznanil z njihovim delom, tudi na terenu, kjer sem lahko v

ivo videl veino proizvodnih procesov v podjetju in reevanje okvar.

3 Laboratorij za meroslovje Veji del praktinega izobraevanja, pet mesecev in pol, sem opravljal v Laboratoriju za

meroslovje. V Laboratoriju za meroslovje pregledujejo in umerjajo veino merilne in

12

regulacijske opreme, ki je v uporabi v podjetju. Pri tem morajo izpolnjevati predpisane

zahteve in standarde, ki veljajo na tem podroju.

Laboratorij za meroslovje mora izpolnjevati zahteve ISO9001, ki so doloene v poglavju o

obvladovanju kontrolne, merilne in preskusne opreme. Zahteve doloajo, da je treba za

pregled merilne opreme doloiti primeren postopek, kjer se mora uporabiti primerna in

ustrezno natanna oprema, zato da se dosee zahtevana tonost rezultatov. Za vso

merilno opremo je treba doloiti asovne presledke za ponovni pregled, umerjanje

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

dravnih ali mednarodnih etalonov. Vsa merilna oprema se mora pravilno oznaiti na

nain, 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 tonosti, se merilo da na popravilo,

ali pa se ga izloi iz uporabe.

3.1 Pregledi in skupine merilne in regulacijske opreme Pregledi merilne in regulacijske opreme se izvajajo za tri razline skupine in se med seboj

razlikujejo. V laboratoriju za meroslovje razvrajo merila oz. merilno opremo na

naslednje skupine:

Skupina A V to skupino spadajo vsa zakonska merila, ki so doloena z Zakonom o

meroslovju, to so merila za varovanje zdravja ljudi in ivali, merila za varstvo okolja in

splone tehnine varnosti, merila za promet blaga in storitev, merila za postopke pred

upravnimi in pravosodnimi organi.

13

Skupina B V to skupino spada tehnoloka merilna oprema s potrebno tonostjo za

zagotavljanje kakovosti v tehnolokem procesu dela in referenni ter delovni etaloni v

podjetju.

Skupina C V to skupino spada tehnoloka merilna oprema, ki z njeno uporabo ne

vplivamo na kakovost ali kaken drug odloujo parameter v proizvodnem procesu, imajo

pa predpisana obmoja ali meje, v katerih se doloene vrednosti nahajajo, oziroma za

zaznavanje prisotnosti posameznih fizikalnih veliin.

Pri pregledu se ugotavlja skladnost merilne opreme. Skladnost merilne opreme skupine A

preverja urad za standardizacijo in meroslovje ali od urada imenovana institucija. Pregled

opravi pooblaena uradna oseba, se zahteva certifikat o ustreznosti merila.

Skladnost merilne opreme skupine B preverja Laboratorij za meroslovje. Sem spadajo

delovni etaloni. Referenne etalone, ki jih v Laboratoriju za meroslovje uporabljajo za

preglede delovnih etalonov, preverjajo zunanji laboratoriji, ki so sledljivi na vije etalone

npr. akreditirani laboratoriji. asovne roke za preglede doloita uporabnik in Laboratorij

za meroslovje, na podlagi stanja opreme.

Za merila skupine C ni potrebno preverjanje in umerjanje, opravljajo se le vizualni

pregledi.

Pri pregledih merilne opreme je potrebno upotevati standard ISO9001, saj so v podjetju

vse poslovne enote v skladu s tem standardom.

3.2 Standard ISO9001 Laboratorij za meroslovje mora izpolnjevati zahteve ISO9001, ki so doloene v poglavju o

obvladovanju kontrolne, merilne in preskusne opreme.

14

Zahteve doloajo, da je treba za pregled merilne opreme doloiti primeren postopek, kjer

se mora uporabiti primerna in ustrezno natanna oprema, zato da se dosee zahtevana

tonost rezultatov. Za vso merilno opremo je treba doloiti asovne presledke za ponovni

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

znana sledljivost do dravnih ali mednarodnih etalonov. Vsa merilna oprema se mora

pravilno oznaiti na nain, 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 tonosti, se merilo da

na popravilo, ali pa se ga izloi iz uporabe.

4 Merjenje in zajemanje temperature Pri praktinem izobraevanju v Laboratoriju za meroslovje sem se ukvarjal preteno z

merjenjem in raunalnikim zajemanjem temperature. Avtomatiziral sem roni postopek

umerjanja laboratorijskih suilnikov. Za merjenje temperature smo uporabili

temperaturna tipala Pt-100, za zajem temperature pa strojno opremo proizvajalca

Advantech. Uporabili smo module Advantech druine ADAM-4000. Za obdelavo in prikaz

podatkov smo uporabili programsko opremo Advantech ADAMView.

4.1 Temperaturna uporovna tipala Pt-100 Uporovna tipala Pt-100 sodijo med najnatanneja in izjemno stabilna temperaturna

tipala in se uporabljajo za najnatanneje meritve v kemijski in procesni industriji. Z njimi

dosegamo veliko tonost in stabilnost, merilno obmoje pa je praktino uporabno od -200

C pa do 600 C. Imajo majhno in dobro definirano nelinearnost, za njihovo praktino

uporabo pa potrebujemo dodatno elektroniko (merilni pretvornik) in napajanje tipala.

15

4.1.1 Zgradba tipala Pt-100

Najpogosteja izvedba uporovnega tipala Pt-100 je zgrajena iz platinastega uporovnega

navitja, saj ima platina izredno linearno temperaturno-uporovno karakteristiko. Platinasto

navitje je navito na nosilcu uporovnega elementa, ki je lahko keramino ali pa stekleno.

Zaradi obutljivosti na mehanske vplive, mora biti tipalo vgrajeno v zaitno cev (slika 1).

Na obeh koncih platinastega navitja sta spojeni prikljuni ici, s katerimi poveemo tipalo

v merilni sistem.

Slika 1: Zgradba tipala Pt-100

4.1.2 Karakteristike Pt-100

Uporovna tipala Pt-100, ki smo jih uporabili v nalogi, so izdelana po standardu IEC 751. Po

podatkih proizvajalca temperaturno upornostni koeficient za obmoje od 0 C do 100 C

znaa 0,385 /C. Pri temperaturi 0 C je upornost tono 100 pri vsakem prirastku

temperature za 1 C pa se upornost povea za 0,385 in obratno. Zaradi majhne

nelinearnosti se ta koeficient pri drugih temperaturnih obmojih rahlo spreminja.

4.2 Strojna oprema Advantech ADAM-4000 ADAM-4000 je druina inteligentnih senzorskih modulov, ki jih lahko preko vmesnikov

povezujemo z raunalnikimi sistemi. Uporabljajo se v industrijski kontroli procesov,

laboratorijskih avtomatizacijah, varnostnih sistemih, testiranju produktov, itd. V svoji

16

notranjosti imajo vgrajene mikroprocesorje, ki so programirljivi preko serijskega RS-485

protokola z naborom ASCII ukazov. Moduli iz druine 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 neregulirano industrijsko napetost 24V DC, eprav je za normalno delovanje e

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

4.2.1 6-kanalni RTD modul ADAM-4015

Advantech ADAM-4015 je RTD (Resistance Temperature Detector) merilni modul

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

estih uporovnih tipal in jo pretvarjamo v digitalno obliko. Za pretvorbo analogne veliine

v digitalno, ima modul 16-bitno A/D pretvorbo, s katero doseemo tonost 0,1 % ali

boljo, maksimalno vzorenje pa je lahko 12 vzorcev na sekundo.

Modul ADAM-4015 ima diferenne vhode z impedanco 10 M, na katere lahko naenkrat

prikljuimo est uporovnih tipal naslednjih tipov:

17

Pt100,

Pt1000,

BALCO500,

Ni 50 RTD,

Ni 508 RTD.

Vsako tipalo lahko uporabljamo v doloenem temperaturnem obmoju, ki ga podpira

modul. Obmoja in tip uporabljenega tipala nastavljamo programsko, preko RS-485

komunikacijskega protokola.

Na modul lahko prikljuimo uporovno tipalo v dvoinem ali triinem nainu. V naem

primeru smo se odloili za triini priklop, saj s tem skompenziramo vpliv upornosti

prikljunih vodov. Tipalo se na modul prikljui na sponke vrstnih letev. V primeru

triinega priklopa poveemo ici, ki sta na istem elektrinem potencialu na sponki COM

in RTD-, prikljuno ico, ki je na drugem elektrinem potencialu, pa poveemo na sponko

RTD+ (slika 2).

Slika 2: Triini priklop

18

4.2.2 RS-232 v RS-422/485 pretvornik ADAM-4520

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

RS-485 in RS-422. Osebni raunalniki obiajno podpirajo samo RS-232 standard. Standard

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

dovzetne za motnje, problem pa se pojavi tudi v tem, da ne moremo vzpostaviti

komunikacije med dvema napravama na dalje razdalje, komunikacija pa zahteva tudi

veje tevilo signalnih linij. Omenjene slabosti odpravi uporaba standarda RS-485 in RS-

422, ki sta v industriji najbolj razirjena. Pri uporabi osebnega raunalnika, ki nima RS-485

ali RS-422 vmesnika, smo primorani uporabiti pretvornik signalov ADAM-4520 (slika 3), ki

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

Slika 3: Pretvornik ADAM-4520

RS-485 podpira nain komunikacije half-duplex, kar pomeni, da komunikacija poteka v

obe smeri, vendar ne istoasno. Za poiljanje in sprejemanje podatkov potrebujemo samo

dve liniji, kar je velika prednost v primerjavi z RS-232. Z uporabo pretvornika signalov

ADAM-4520 ne potrebujemo niti linije RTS (Request To Send), ki je obiajno uporabljena

19

za kontrolo smeri komunikacije, saj posebno vhodno-izhodno vezje avtomatsko zazna in

preklopi smer. ADAM-4520 poskrbi tudi za varnost, saj z optino izolacijo loi vmesnik RS-

232 raunalnika vsaj do napetosti 3000 V DC (slika 4).

Slika 4: Blokovni diagram ADAM-4520

Pretvornik ADAM-4520 podpira osem razlinih prenosnih hitrosti, ki jih nastavljamo

programsko. Privzeta hitrost po tovarnikih nastavitvah je 9600 bitov na sekundo za RS-

485, e pa izberemo nain 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 prikljueni na pretvornik.

20

Mone prenosne hitrosti v bitih na sekundo (bps) so:

1200 bps,

2400 bps,

4800 bps,

9600 bps,

19,2 kbps,

38,4 kbps,

57,6 kbps,

115,2 kbps.

Na pretvorniku ADAM-4520 lahko spreminjamo dolino podatkov med 9, 10, 11 in 12 biti.

To storimo programsko. Privzeta tovarnika nastavitev je deset bitni podatek, ki vsebuje

en startni bit, osem podatkovnih bitov in en stop bit. e na pretvornik ADAM-4520

poveemo porabo module druine ADAM-4000, ne smemo spremeniti tovarniko

privzetega deset bitnega podatka. Podatkovno dolino lahko spremenimo samo v primeru

uporabe drugih modulov. Podprte so naslednje podatkovne doline:

9 bitov,

10 bitov,

11 bitov,

12 bitov,

21

4.2.3 Povezava pretvornika ADAM-4520 z raunalnikom in moduli

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

samo dve ici, DATA+ in DATA-, ki jih prikljuimo v vrstne sponke. Za povezavo je

priporoena uporaba sukanega para ic, saj s tem zmanjamo vpliv interference.

Pretvornik ima za RS-232 povezavo z raunalnikom DB-9 enski konektor, s katerim

poveemo linije TxD, RxD, RTS, GND z raunalnikovimi (slika 5). tevilke zraven linij

predstavljajo pine na standardnem EIA-232-D konektorju.

Slika 5: Povezava modula s pretvornikom in raunalnikom

4.3 Programska oprema V tem poglavju je opisana programska oprema, s katero obdelujemo in obdelujemo zajete

podatke. Vsa programska oprema je, prav tako kot strojna, od podjetja Advantech. Za

22

konfiguracijo in kalibracijo modulov, je namenjen program ADAM-4000-5000 Utility

Software, ki ga dobimo z nakupom modulov. Za izdelavo grafinega vmesnika in programa

za zajem in obdelavo podatkov, smo uporabili programsko orodje ADAMView, ki nam

omogoa enostavno izdelavo programov, vsebuje pa tudi programsko okolje, v katerem

lahko te programe uporabljamo. Za uporabo tega programa je potrebna licenca.

4.3.1 Advantech ADAM-4000-5000 Utility

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

kalibracijo modulov proizvajalca Advantech iz druine ADAM-4000 in ADAM-5000. Ima

preprost grafini vmesnik, preko katerega lahko izvedemo konfiguracijo in kalibracijo

modula, ki je prikljuen na serijski COM prikljuek raunalnika. V tem primeru moramo

uporabiti pretvornik RS-485 v RS-232. ADAM-4000-5000 Utility vsebuje tudi terminalsko

okno, preko katerega lahko module direktno konfiguriramo z ADAM ASCII ukazi.

4.3.2 ADAMView Task Designer

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

ki realizira zahtevo nae naloge. Te funkcije so v obliki blokov, ki jim nastavimo elene

parametre in jih med seboj poveemo. Task Designer podpira izdelavo ve Task oken, v

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

Designer okni pa lahko prenaamo vrednosti iz enega programa v drug program. V

primeru, da med obstojeimi blokovnimi funkcijami ne najdemo prave funkcije, ki ustreza

naemu problemu, lahko izdelamo svojo v obliki skripta, funkcijo pa opiemo s

programskim jezikom Visual Basic. V nadaljevanju so opisane nekatere najpomembneje

blokovne funkcije, ki jih potrebujemo pri obdelavi podatkov.

23

Analogni vhod

Analogni vhod je funkcijski blok, ki zajema vrednosti iz prikljuenega vhodnega modula in

jih preko izhodov posreduje naprej drugim elementom. Najprej je treba v nastavitvenem

oknu izbrati modul, iz katerega elimo zajemati podatke. To storimo s klikom na Izberi

(Select), kjer izberemo COM prikljuek, na katerega je prikljuen modul, izbrati pa

moramo tudi pravi naslov modula (slika 6), ki smo ga nastavili pri konfiguraciji.

Slika 6: Izbira modula

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

elimo imeti drugano osveevanje podatkov, kot je v celotnem sistemu, ga lahko

spremenimo v polju Osveitveni as (Update times) (slika 7).

24

Slika 7: Vhodne nastavitve

tevec dogodkov

Izhodni signali drugih elementov so prikljueni na vhod tevca dogodkov, ta pa teje

dogodke, kjer se digitalna vrednost spreminja iz logine "0" na "1". tevec lahko odvisno

od nastavitve teje navzgor, ali pa navzdol po nastavljenem koraku. Poleg vhoda, ki teje

dogodke, ima e Reset vhod in vhod, ki zadri vrednost (Hold). V primeru, da se na Reset

vhodu pojavi logina "1", se tetje nemudoma prekine, vrednost tevca pa se postavi na

zaetno vrednost. e imamo na Reset vhodu logino "0", tevec nemoteno teje dogodke.

Visoko stanje "1" na vhodu "Hold" povzroi prenehanje tetje dogodkov, ko pa se stanje

postavi nazaj na "0", tevec teje od tam naprej, kjer se je ustavil. Poleg ronega

25

krmiljenja tevca dogodkov, obstaja tudi programsko krmiljenje. e izberemo to monost,

bo tevec tel od nastavljene zaetne vrednosti po nastavljenem koraku, ob konni

vrednosti pa se bo resetiral in ponovno tel (slika 8). Maksimalna vrednost do katere teje

tevec, je 65535. Izhodna vrednost tevca je ves as "0", ko pa se vrednost iz konne

doseene ponastavi na zaetno, pa se vrednost izhoda za trenutek spremeni na logino

"1". Izhodna vrednost se lahko uporabi za krmiljenje drugih elementov. Do trenutne

vrednosti tevca lahko dostopamo kadarkoli, preko navidezne povezave (Tag), npr. s

skriptom.

Slika 8: Nastavitve tevca dogodkov

Zapisovalnik v datoteko

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

datoteko na raunalniku. Ima osem vhodov, na katere lahko prikljuimo ve vhodnih

kanalov istega modula, ali pa vhode iz razlinih modulov. Podatki se shranjujejo v

26

datoteko, katere lokacijo sami definiramo v nastavitvenem oknu. Nastavimo lahko tudi tip

podatkov, ki se bo zapisoval v datoteko, podprti pa so sledei podatkovni tipi:

ASCII,

Float (4 zlogi),

(1 zlog),

(2 zloga),

(4 zlogi).

Funkcijski blok krmilimo z vhodnim prikljukom Log on/off. e se na vhodu Log on/off

pojavi logina "1", se podatki ves as zapisujejo v datoteko, kadar pa je na vhodu "0" se

zapisovanje ustavi. Na ta nain lahko filtriramo zapis podatkov, ali pa zapisujemo samo

doloene vrednosti (slika 9).

27

Slika 9: Nastavitev zapisovalnika v datoteko

asovnik

asovnik je funkcijski blok, ki slui kot generator takta, na podlagi katerega se lahko

odvijejo neki dogodki. Uporabljen je povsod, kjer imamo opravka s asovno odvisnostjo.

teje lahko navzgor ali navzdol v korakih po 1 s ali po 0,1 s. Manje asovne resolucije od

0,1 s pa ne podpira, zaradi asovnih omejitev operacijskega sistema Windows. Njegova

izhodna vrednost je as, ki je podatkovnega tipa Long Integer, kar pomeni, da lahko tee

28

od 0 do 4294967295. Timer se lahko programsko resetira na 0, ko dosee doloeno

vrednost oz. cikel. Nastavimo lahko naslednje cikle (slika 10):

Slika 10: Nastavitve asovnika

V primeru, da elimo asovnik rono resetirati, je na voljo vhodni prikljuek Reset. e se

na Reset vhodu pojavi logina "1", se asovnik resetira na ni in zane s ponovnim

tetjem.

4.3.3 ADAMView Display Designer

Display Designer je okolje, ki je namenjeno izdelavi grafinega vmesnika, s katerim

prikazujemo trenutne ali konne vrednosti programa, ki je napisan v Task Designer okolju.

Na razpolago imamo razline prikazovalnike, gumbe, kontrolne elemente in vmesnik za

prikaz grafov v odvisnosti od asa, ali katerih drugih programskih spremenljivk. V Display

Designer lahko uvozimo tudi slike ali druge grafine objekte, s katerimi vizualno

ponazorimo nek proces in naredimo grafini vmesnik uporabniku imbolj prijazen. Display

29

Designer podpira izdelavo grafinih vmesnikov na ve oknih, ki so drug od drugega

neodvisni, med njimi pa lahko prenaamo vrednosti.

Binarni Gumb (Binary Button)

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

izhoda na logino "1" ali "0". Izhod lahko poveemo na vhod drugega elementa, ki se

nahaja v Task ali Designer okolju, s spremembo stanja pa lahko sproi ali prekine nek

dogodek v programu. Mono mu je nastaviti tri razline naine delovanja. V nainu

vklop/izklop zadri stanje od trenutka, ko je bil pritisnjen in sproen, ob ponovnem

pritisku pa se stanje na izhodu invertira. V trenutnem nainu delovanja spremeni vrednost

izhoda le v asu pritiska, ob sprostitivi gumba pa se stanje ponovno obrne. Tretji nain

delovanja je radijski nain, 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 mono spreminjati lastnosti, kot so oznake oz. napisi, barvo napisa in barvo

gumba glede na stanje v katerem se nahaja, mono je dodati tudi zvoni signal v asu

pritiska in blinjico na tipkovnici (slika 11). Gumbi so zelo pomembni elementi pri izdelavi

grafinega vmesnika, saj lahko z njihovo uporabo doseemo popoln nadzor nad nekim

procesom.

30

Slika 11: Nastavitve binarnega gumba

Prikazovalnik (Numeric/String Display)

Kadar elimo v grafinem vmesniku prikazovati vrednost, ki jo zajema modul, ali pa

vrednost katere spremenljivke v programu, uporabimo prikazovalnik. Prikazovalnik lahko

prikazuje tri razline podatkovne tipe:

Realni tip podatka s plavajoo vejico,

Celotevilni tip podatka,

Nize ASCII znakov.

31

Velikost prikazovalnika je poljubno nastavljiva, s spreminjanjem lastnosti pa je mogoe

dosei barvni prikaz podatkov, barvo zaslona prikazovalnika, spremembo pisave,

poravnavo in tevilo decimalnih mest v primeru uporabe podatkovnega tipa podatkov

(slika 12).

Slika 12: Nastavitve prikazovalnika

Nastavljalnik vrednosti (Numeric Control Display)

Nastavljalnik vrednosti uporabniku omogoa, da s klikanjem na kurzor med samim

delovanjem programa nastavi vrednost neke programske spremenljivke na poljubno

vrednost, ali pa je izhod nastavljalnika vezan na vhod drugih elementov v Task okolju. Na

ta nain lahko uporabnik enostavno spreminja parametre v programu. V nastavitvenem

oknu imamo monost izbire med celotevilnim podatkovnim tipom in realnim tevilom s

plavajoo vejico. Nastavimo lahko zgornjo in spodnjo dovoljeno mejo in zaetno privzeto

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

(Step Value) nastavimo korak, po katerem elimo spreminjati vrednost s kurzorji v asu

32

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

spremenimo pisavo in dodamo zvoni signal v asu pritiska na kurzor (slika 13).

Slika 13: Nastavitve nastavljalnika vrednosti

Prikazovalnik grafov (Trend Graph Display)

S tem prikazovalnikom je mogoe grafino prikazovanje podatkov v odvisnosti od asa. V

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

korak osi, spremenimo pa lahko tudi as osveevanja (slika 14).

33

Slika 14: Nastavitve prikazovalnika grafov

5 Avtomatizacija ronega postopka umerjanja laboratorijskih suilnikov

Laboratorijski suilniki so komore razlinih velikosti, ki se jim lahko v prostoru nastavlja

tono doloena temperatura. Uporabljajo se pri razlinih keminih procesih in

pregledovanju oz. analizi vzorcev, kjer je potrebna nastavljiva in konstantna temperatura

v prostoru. Temperatura suilnikov je obiajno nastavljiva od nekaj stopinj pa do ve sto

stopinj. Kvaliteta suilnikov se meri predvsem v stabilnosti njihove temperature, kar

pomeni, da mora temperatura na razlinih mestih prostora im manj odstopati.

34

e elimo prepreiti, da bi se temperaturna nestabilnost s asom poveevala, je treba v

skladu s standardi opravljati redne preglede, pri katerih umerimo suilnik. Na podlagi

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

5.1 Roni postopek umerjanja Pri umerjanju je treba razporediti temperaturna tipala v prosturu suilnika ob robovih in

na sredini, tako da imbolj pokrijemo prostor (slika 15). Meritve opravljamo pri petih

razlinih temperaturah. Umerjanje zanemo z nijo temperaturo, nato temperaturo

poveujemo in izvajamo meritve. Pri vsaki nastavljeni temperaturi je treba opraviti vsaj

deset meritev ali ve, s tono doloenimi asovnimi presledki (obiajno ena minuta).

Slika 15: Razporeditev tipal v suilniku

Poleg tega, da je roni nain umerjanja zelo zamuden, obstaja velika monost, da pri

merjenju delamo napako. Ko na suilniku nastavimo temperaturo, pri kateri elimo

opraviti meritve, moramo poakati nekaj asa, da jo suilnik dosee. V trenutku, ko

dosee nastavljeno temperaturo, je e ta zaradi temperaturne regulacije zelo nestabilna.

e elimo opraviti verodostojne meritve, moramo poakati z merjenjem toliko asa, da se

temperaturno nihanje v veji meri izniha. Ta as je okoli pol ure, doloi pa ga merilec na

podlagi nihanja trenutno oditanih vrednosti in izkuenj. Temperaturno nihanje se okoli

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

izklaplja grelec, z eljo, da bi se imbolj priblial nastavljeni temperaturi. Pri ronem

umerjanju zato obstaja velika verjetnost, da bomo naredili pogreek pri merjenju (E), saj

35

lahko naenkrat merimo temperaturo le z enim tipalom. Ko preberemo in zapiemo

vrednost temperature, ki jo pokae prvo tipalo, je zelo majhna verjetnost, da bomo

vrednost drugega tipala prebrali v istem trenutku, kot smo iz prvega, saj dejanska

vrednost temperature ves as rahlo niha (slika 16).

Slika 16: Meritev dveh vrednosti temperature

5.2 Avtomatski postopek umerjanja laboratorijskih suilnikov S strojno in programsko opremo proizvajalca Advantech, ki je opisana v prejnjih

poglavjih, nam je uspelo avtomatizirati roni proces umerjanja suilnikov. Izdelali smo

program za zajemanje in obdelavo podatkov in grafini vmesnik (slika 17) za nastavitve

umerjanja, na njem pa lahko spremljamo trenutne vrednosti meritev. Avtomatizacija je

prinesla bistveno kraji as umerjanja suilnika in manjo verjetnost, da bi prilo do

pogreka pri merjenju temperature ter manjo verjetnost, da bi prilo do napake pri

zapisu rezultata meritve v poroilo. Rezultati meritev se zapisujejo v datoteko, iz katere se

po konanem umerjanju avtomatsko prenesejo podatki in poroilo o umerjanju je

konano. Avtomatski postopek se izvede v naslednjih korakih:

Temperaturna tipala Pt-100 namestimo v mreo suilnika v enakem vrstnem

redu, kot je prikazano na grafinem vmesniku, ali v konnem poroilu o

36

umerjanju. Mreo namestimo na polovico prostora v suilniku in zapremo vrata

suilnika.

Temperaturna tipala prikljuimo na merilni sistem z bananskimi vtikai na

oznaena mesta.

Merilni sistem poveemo s serijskim vmesnikom osebnega raunalnika z DB-9

kablom, merilni sistem pa prikljuimo na omreno napetost.

Zaenemo programsko okolje Advantech ADAMView Runtime in odpremo

datoteko naega projekta s konnico.GNI. Advantech ADAMView Runtime

zaenemo s pritiskom na Start. Sedaj e lahko spremljamo vrednosti, ki jih

zajemajo tipala, na program za zajem podatkov in grafini vmesnik pa sta

pripravljena za uporabo.

Na suilniku nastavimo temperaturo, pri kateri elimo umeriti suilnik. Sedaj

moramo poakati tako dolgo, da suilnik dosee nastavljeno temperaturo in da

se nastavljena temperatura v veji meri izniha. Ta as doloi uporabnik, glede na

nihanje vrednosti, ki jih spremlja preko grafinega vmesnika in izkuenj. V tem

asu nastavimo tevilo meritev, ki jih elimo opraviti in as med ponovitvami

meritev na grafinem vmesniku (slika 17).

37

Slika 17: Grafini vmesnik

Ko presodimo, da se je nastavljena temperatura v suilniku stabilizirala,

pritisnemo gumb Zaeni na grafinem 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 sporoilo. Sporoilo potrdimo s

pritiskom na V redu in pritisnemo gumb Konaj.

Za umerjanje suilnika pri drugih temperaturah, ponavljamo toki prejnji dve

toki.

Ko smo opravili umerjanje pri zadnji temperaturi ustavimo programsko okolje

Advantech ADAMView Runtime s pritiskom na Stop in ga zapremo.

38

Sedaj odpremo poroilo o umerjanju v programu Excel in izberemo list Prenos

podatkov. Pritisnemo na gumb Prenesi podatke v poroilo in podatki se prenesejo

v poroilo, se razvrstijo, izraunajo pa se vsi potrebni parametri. Konno poroilo

o umerjanju je pripravljeno na tiskanje.

39

6 Primer konnega poroila o umerjanju

40

41

42

43

44

VISOKOOLSKI STROKOVNI TUDIJElektrotehnika - ElektronikaPOROILO PRAKTINEGA IZOBRAEVANJAvCinkarni CeljePredstavitev podjetja Cinkarna CeljeProdajni programTitanov dioksid TiO2Poslovni podatkiOrganizacija podjetjaTitanov dioksid TiO2MetalurgijaVzdrevanje in energetikaARM vzdrevanje

ARM operativno vzdrevanjeLaboratorij za meroslovjePregledi in skupine merilne in regulacijske opremeStandard ISO9001

Merjenje in zajemanje temperatureTemperaturna uporovna tipala Pt-100Zgradba tipala Pt-100Karakteristike Pt-100

Strojna oprema Advantech ADAM-40006-kanalni RTD modul ADAM-4015RS-232 v RS-422/485 pretvornik ADAM-4520Povezava pretvornika ADAM-4520 z raunalnikom in moduli

Programska opremaAdvantech ADAM-4000-5000 UtilityADAMView Task DesignerAnalogni vhodtevec dogodkovZapisovalnik v datotekoasovnikADAMView Display DesignerBinarni Gumb (Binary Button)Prikazovalnik (Numeric/String Display)Nastavljalnik vrednosti (Numeric Control Display)Prikazovalnik grafov (Trend Graph Display)

Avtomatizacija ronega postopka umerjanja laboratorijskih suilnikovRoni postopek umerjanjaAvtomatski postopek umerjanja laboratorijskih suilnikov

Primer konnega poroila o umerjanju//////////