1.2. Коммуникатор Метран-650

1.2.1. Общие данные

Коммуникатор Метран-650 предназначен для проведения ручной настройки параметров микропроцессорных датчиков, имеющих на основе стандартного токового выхода 4-20 мА цифровой канал с HART-протоколом.

Коммуникатор Метран-650 позволяет использовать возможности датчиков Метран-100 в аналоговых АСУТП, которые не поддерживают протоколы HART. Коммуникатор взаимодействует по протоколу HART, который использует принцип частотной модуляции. HART-составляющая не влияет на сигнал 4-20 мА, т. к. синусоида, формирующая цифровой сигнал, имеет небольшую амплитуду (0,5 мА), а ее среднеквадратичное значение равно нулю.

Коммуникатор обеспечивает настройку параметров микропроцессорных датчиков, поддерживающих HART-протокол.

Отметим, что коммуникатор не является средством измерения и не имеет точностных характеристик.

1.2.2. Технические характеристики

Коммуникатор обеспечивает выдачу и прием HART-сигналов в соответствии с требованиями спецификации физического уровня HCF SPEC-54 для вторичного мастера.

Диапазон частот при передаче «0» от 2178 до 2222 Гц и при передаче «1» от 1188 до 1212 Гц.

Входной импеданс коммуникатора при приеме HART-сигналов не менее 5 кОм.

Выходной импеданс коммуникатора не более 100 Ом.

Коммуникатор обнаруживает HART-сигнал на нагрузке не менее 250 Ом

Коммуникатор обеспечивает непрерывную работу не менее 8 часов без перезарядки встроенного блока аккумуляторов или без замены щелочных батареек.

Коммуникатор имеет габаритные размеры не более 240х110х70 мм.

Масса коммуникатора не более 0,5 кг.

Максимальное входное напряжение постоянного тока цепи «4-20 мА» не более 24 В для взрывозащищенного исполнения и не более 50 В для общепромышленного исполнения.

1.2.3. Устройство коммуникатора

Основной частью коммуникатора является микроконтроллер, представленный на рис. 6. Микроконтроллер осуществляет обработку принятой от микропроцессорных датчиков информации, управляет режимами работы всех остальных частей, следит за состоянием автономного источника питания. Набор команд и управление режимами работы коммуникатора осуществляется при помощи мембранной клавиатуры, соединенной непосредственно с портами микроконтроллера. Информация о режимах работы коммуникатора, параметрах микропроцессорных датчиков отображается на жидкокристаллическом индикаторе.

Рис. 6. Структурная схема коммуникатора

Входной сигнал HART-протокола подается на входной буфер, представляющий собой дифференциальный усилитель с единичным коэффициентом усиления. Далее сигнал поступает через фильтр на HART-модем (функционально законченная микросхема), преобразующий частотно-модулированный сигнал в цифровой сигнал, обрабатываемый микроконтроллером.

Выходной сигнал формируется также HART-модемом, преобразующим цифровой сигнал микроконтроллера в частотно-манипулированный сигнал, поступающий на выходной буфер.

В выходном буфере HART-сигнал усиливается до требуемой величины и поступает на выход коммуникатора «Линия 4-20 мА».

Питание коммуникатора осуществляется от автономного источника питания, расположенного в отдельном отсеке корпуса. Стабилизаторы напряжений предназначены для создания нужного уровня для питания узлов схемы. Напряжение питания микроконтроллера 3,3 В снимается с отдельного стабилизатора. Микроконтроллер коммуникатора запитан постоянно и переходит в режим низкого потребления при выключении коммуникатора.

Напряжение питания HART-модема подается на микросхему через транзисторный ключ, управляемый микроконтроллером. Напряжения питания индикатора коммуникатора подается с отдельного стабилизатора напряжения, управляемого микроконтроллером.

1.2.4. Использование коммуникатора

Коммуникатор включает в себя жидкокристаллический индикатор и клавиши мембранного исполнения, классифицирующиеся по своему функциональному назначению на несколько видов, как показано на рис. 7.

Рис. 7. Внешний вид коммуникатора

Жидкокристаллический индикатор имеет 4 строки по 20 символов в каждой строке, что позволяет пользователю обмениваться данными с присоединенным устройством. Индикатор имеет подсветку экрана, включаемую при нажатии клавиши «Подсветка».

Клавиша «ON/OFF» предназначена для включения-выключения питания коммуникатора. После включения питания коммуникатор проводит автоматический контроль напряжения питания. При успешном прохождении этой процедуры запускается самотестирование, в процессе которого коммуникатор производит проверку контрольной памяти ПЗУ, о чем свидетельствует сообщение, представленное на рис. 8 а.

Если коммуникатор прошел самотестирование, то запускается процесс поиска совместимых устройств, подключенных к линии (см. рис. 8 б).

МЕТРАН НАРТ-КОММУНИКАТОР ВЕРСИЯ-ХХ <САМОТЕСТИРОВАНИЕ>		МЕТРАН НАРТ-КОММУНИКАТОР ВЕРСИЯ-ХХ <ПОИСК ДАТЧИКА>		КОНТРОЛЬНАЯ СУММА ПАМЯТИ ПРОГРАММ НЕ СОВПАДАЕТ <ЛЮБУЮ КЛАВИШУ>
а		б		в
Рис. 8. Отображение информации на дисплее коммуникатора

Коммуникатор имеет функциональные клавиши:

1. Клавиша «Стрелка вверх», необходимая для передвижения курсора вверх по меню или списку вариантов. Она также используется для скроллинга имеющихся знаков при редактировании поля, воспринимающего буквенные и цифровые данные.

2. Клавиша «Стрелка вниз», необходимая для передвижения курсора вниз по меню или списку вариантов. Она также используется для скроллинга имеющихся знаков при редактировании поля, воспринимающего буквенные и цифровые данные.

3. Клавиша «ESC», применяемая для вызова предыдущего меню.

4. Клавиша «ENTER», применяемая для ввода данных пользователя или для выбора пункта меню.

5. Клавиши «F1», «F2» и «F3». Эти клавиши зарезервированы и не выполняют никаких функций.

Коммуникатор имеет алфавитно-цифровые клавиши (см. рис. 7), которые используются для ввода данных. При нажатии из меню редактирования одной алфавитно-цифровой клавиши, на дисплее появится знак, изображенный большим полужирным символом в центре клавиши. Большими символами на клавишах изображены цифры от 0 до 9, десятичная точка (.) и тире (-). Чтобы ввести букву или другой знак, необходимо нажать и отпустить соответствующую клавишу смены регистра, а затем алфавитно-цифровую клавишу.

Примечание: если коммуникатор не прошел самотестирование (см. рис. 8 в), то необходимо провести ручное тестирование коммуникатора. Для этого следует после появления сообщения о том, что HART-совместимое устройство по адресу #0 не найдено (см. рис. 9 а) нажать клавишу «ESC».

ДАТЧИК ПО АДРЕСУ #0 НЕ НАЙДЕН ПРОДОЛЖИТЬ ПОИСК? <←НЕТ> <ДА┘>		ПОИСК ДАТЧИКА ДЕМОРЕЖИМ ДАТЧИК >КОММУНИКАТОР		ВРЕМЯ И ДАТА КОНТРОЛЬ ПИТАНИЯ >САМОТЕСТИРОВАНИЕ НАСТРОЙКА
а		б		в
>ТЕСТ КЛАВИАТУРЫ ТЕСТ ИНДИКАТОРА ТЕСТ МОДЕМА ТЕСТ ПЗУ		ПОДОЖДИТЕ ИДЕТ ПОДСЧЕТ КОНТРОЛЬНОЙ СУММЫ ПАМЯТИ ПРОГРАММ		ОШИБКИ ПЗУ НЕ ОБНАРУЖЕНЫ <ЛЮБУЮ КЛАВИШУ>
г		д		е
Рис. 9. Отображение информации на дисплее коммуникатора

После появление на дисплее коммуникатора основного меню, представленного на рис. 9 б, необходимо при помощи клавиши «Стрелка вниз» выбрать меню КОММУНИКАТОР и нажать клавишу «ENTER» (выбранный пункт индицируется маркером «>» в левом столбце экрана). После входа в меню КОММУНИКАТОР необходимо выбрать пункт САМОТЕСТИРОВАНИЕ в соответствии с рис. 9 в.

В пункте САМОТЕСТИРОВАНИЕ необходимо поочередно выполнить тест по всем меню: ТЕСТ КЛАВИАТУРЫ, ТЕСТ ИНДИКАТОРА, ТЕСТ МОДЕМА, ТЕСТ ПЗУ в соответствии с рис. 9 г. При выполнении пункта ТЕСТ ПЗУ на дисплее коммуникатора появиться соответствующее сообщение (рис. 9 д). Если контрольная сумма памяти программ совпадает с заданной, то на дисплей выводиться окно в соответствии с рис. 9 е.