Описание

Стенд предназначен для проведения лабораторно-практических работ для студентов высших, средних и профессионально-технических учебных заведений с целью получения знаний, опыта и навыков работы с промышленным интерфейсом HART в сетях из нескольких устройств и изучения физических принципов передачи данных через интерфейс. После выполнения лабораторно-практических работ обучаемый изучит на практике методику передачи цифровых данных через линии питания, т.е. осуществлять питание устройства, снимать его показания и настраивать его по двум проводам. Стенд также позволяет повысить опыт в программировании микроконтроллеров, пополнить знания в языках программирования C, C++ и Assembler и позволяет собрать свой собственный датчик с протоколом HART и реализовать на нем собственные команды.

Рисунок 1. Внешний вид стенда

Состав:

1. Моноблок (1 шт.)
   • Персональный компьютер
   • Блок микроконтроллера
   • Блок HART-модема и согласователя HART-сигналов
   • Блок осциллографа, логического анализатора и промышленного устройства HART
   • Блок сведений о протоколе HART
2. Соединительные, приборные провода (20 шт.)
3. Комплект учебно-методических пособий (2 шт.)
4. Программное обеспечение (1 компакт-диск).

Функциональность стенда и его структура
Особенностью исполнения данного стенда является конструкция в виде моноблока со встроенным персональным компьютером. Это позволяет экономить пространство при размещении стенда и избавляет от излишка проводов для подключения модулей. Выводы материнской платы ПК доступны на задней панели корпуса. На ПК установлена операционная система Windows.
Специально для стенда разработан комплект учебно-методических пособий, которые помогут изучить интерфейс HART как в теории, так и на практике, а также помогут с легкостью разобраться в работе стенда. Комплект учебно-методических пособий состоит из трёх руководств: теоретическое, управление стендом и лабораторный практикум. В теоретическом руководстве даётся описание основных моментов программирования микроконтроллера, теоретический материал по промышленному интерфейсу HART. Руководство по управлению описывает принципы работы с каждым узлом стенда и как применить полученные знания в теории на реальном оборудовании. В конечном итоге в рамках лабораторного практикума закрепляются знания, полученные от теоретического материала, – студенты создают и настраивают сеть на изучаемом интерфейсе, используя различное оборудование.

Рисунок 2. Внешний вид моноблока

Рисунок 3. Вид задней панели корпуса моноблока

Блок микроконтроллера
Модуль предназначен для изучения микроконтроллера и синхронных/асинхронных приемопередатчиков USART в составе микропроцессорных систем. Модуль представлен следующими функциональными частями:

• Микроконтроллер ATmega32, с программатором для программирования микроконтроллера через интерфейс SPI (1 шт.)
• Жидкокристаллический двухстрочный цифробуквенный дисплей (1 шт.)
• Семисегментный индикатор (1 шт.)
• Светодиоды для индикации логических уровней (8 шт.)
• Потенциометр для генерации аналоговых сигналов (1 шт.)
• Генератор импульсов на 50 Гц (1 шт.)
• Фильтры низких частот (2 шт.)
• 10-канальный генератор логических уровней (1 шт.)

Блок HART-модема и соглосователя HART-сигналов
Модуль предназначен для подключения компьютера и микропроцессорных систем в HART шину данных. Модуль представлен следующими функциональными частями:

• HART-модем (1 шт.)
• Согласователь HART-сигналов (1 шт.)
• Измеритель постоянного тока (1 шт.)

Блок осциллографа, логического анализатора и промышленного устройства HART
Модуль предназначен для исследования логических временных диаграмм HART-обменов и для изучения готовых промышленных устройств с интерфейсом HART. Модуль представлен следующими функциональными частями:

• 16-и канальный логический анализатор
• Цифровой осциллограф
• Датчик температуры с интерфейсом HART

Блок сведений о протоколе HART
Блок предоставляет наглядную информацию о структуре сообщения, формате адреса, классификации команд HART, методике наложения HART-сигнала на аналоговый сигнал и о модели OSI для протокола HART, а также пример обобщенной структурной схемы передатчика.
Все блоки стенда можно коммутировать между собой приборными проводами.

Перечень лабораторных работ

1. Знакомство с комплексом, изучение программного и аппаратного обеспечения модуля осциллографа, логического анализатора и промышленного устройства HART.
2. Изучение физических принципов передачи информации в HART-сетях: влияние линий на дальность передачи;
3. Изучение микроконтроллера с поддержкой аппаратных интерфейсов UART: прием и передача информации между интерфейсами в режиме пересылки пакетов.
4. Преобразование UART сигналов ТТЛ-уровней в сигналы HART устройств.
5. Изучение форматов данных HART: длинные, короткие фреймы. Адресация.
6. Работа HART в режиме непрерывного измерения аналоговых величин.
7. Изучение промышленного модуля измерения температуры. Взаимодействие, формат передач, режимы работы.

Характеристики

• Напряжение электропитания, В 220
• Частота питающего напряжения, Гц 50
• Диапазон рабочих температур, ºС +10 … +40
• Габаритные размеры, ШхВхГ, мм 410 х 357 х 168
• Количество мест для обучаемых 3