PD系列長期數據記錄儀
用戶手冊
一.記錄儀概述
PD系列長期數據記錄儀,采用電池供電和電源適配器供電,用于長期信號的測量記錄,記錄間隔從5秒到1小時可設置,記錄數據掉電不失。測量信號多樣,從環境溫度、相對濕度、大氣壓力、光照度,到4通道模擬量,提供了多種型號配置;也可由用戶定制通道類型。
配套的PDR12軟件簡潔易用,提供了記錄儀設置、曲線顯示打印、數據表格等功能。
記錄儀有3種通訊方式可以選擇:USB、RS485、無線,其中,采用后二者可構成多機分布式系統。采用USB通訊方式的記錄儀可以附加GSM短信功能。
記錄儀具有兩種工作模式:按鍵啟停、定時自動啟停。
部分型號具有LCD顯示,可顯示運行狀態、信號實時值、存儲容量、最大最小值等。其它型號則采用LED指示運行狀態。
記錄儀具有越限判斷及聲光報警功能。
通過PDRLAB軟件,可以配置信號的偏移、變比、工程單位,對測量數據做調整,或將記錄儀的測量值轉換為用戶實際的量綱。
PDR12軟件具備實時趨勢圖功能,在聯機時,可以持續記錄參量值,最小記錄間隔為1秒。
下表列出PD系列記錄儀一致的基本參數:
無LCD型號 | 有LCD型號 | |
數據存儲器 | 512K Bytes | |
存儲、操作極限 | -30~60oC | -40~60oC |
0~95%RH(無冷凝) | ||
溫度系數 | < 50ppm/oC(典型) | |
時鐘精度 | 每日±2 秒(±1分鐘/月 20oC) | |
記錄點間隔 | 5秒~1小時可選擇 | |
外型尺寸(mm) | 147 x 83 x 40 | 147 x 83 x 40 |
殼體材料 | ABS塑料 | |
電池 | 2節5號電池 | 內置充電電池 |
電池壽命(*) | 6個月(典型) | |
操作系統 | WindowsXP/Vista /Win7 | |
通訊接口 | 1、USB1.1/2.0 2、USB + GSM短信 3、RS485 4、無線通訊 |
注*:電池壽命與測量信號種類、數量相關,不同型號會有差異。
代號 | 信號類型 | 單位 | 范圍 | 分辨力 | 準確度 |
INT0 | 內置溫度傳感器 | ℃ | -40~60 | 0.1 | ±0.5℃(-10~60℃); ±1℃(其它) |
INT1 | 外置溫度傳感器 | ℃ | -40~120 | 0.1 | ±0.5℃ (-10~70℃); ±1℃(其它) |
INRH | 相對濕度 | %RH | 0~99 | 1% | ±3%(20~70℃) ±5%(其它) |
INPR | 大氣壓力 | hPa | 10~1100 | 0.1 | ±3.0 hPa
|
lux | 光照度 | lux | 0~200000 (可定制) | 1 | ±5%; 溫度特性: ±0.5%/℃ |
SMC | 土壤含水率傳感器 | % | 0~99% | 1% | ±2%(0~50%)
|
RTD | 3線制Pt100熱電阻 | ℃ | -200~600 (可定制) | 0.1 | ±0.5℃(-50~150℃); ±1℃(其它) |
TCK | K型熱電偶 | ℃ | 0~1000 (可定制) | 1 | ±3oC
|
DCV | 直流電壓 | V | 0~32 (可定制) | 0.01 | ±0.5%
|
DCI | 直流電流 | mA | 4~20 | 0.01 | ±0.5%
|
Li | 太陽總輻射 | W/m | 0~2000 | 1 | ±5% |
CO2 | 二氧化碳 濃度 | ppm | 0~5000 | 1 | 50+3%讀數值 |
PDML、PDIL、PDKL型
PDE-*型
PDML、PDIL、PDKL型沒有外接信號端子。使用中,應注意保持傳感器氣孔(窗)通暢,避免贓物覆蓋、液體飛濺;避免陽光直射氣孔。
PDE型記錄儀具有外接信號端子。端子是可插拔的,接線時,應拔下端子,待接好線后,再安裝到記錄儀。依據型號不同,端子定義不同:
Pt100熱電阻通道,每個通道有1個5P接線端子,其中,3端接熱電阻的單線一端,1、5接熱電阻的2根復線。要求熱電阻引線電阻小于5Ω。
直流電壓(DCV)、直流電流(DCI)通道,每個通道有4個信號輸入端子,接線時1、2接正,4、5接負,3是接地點,應接大地。
熱電偶通道,每個通道有1個5P接線端子,其中1、2端接 熱電偶的正端,4、5接熱電偶的負端。
PDE系列記錄儀的模擬類通道,在通道間、通道與內部系統間,除特別標明外,均沒有隔離。下面是記錄儀內模擬通道的示意圖:
對于直流電壓(DCV)、直流電流(DCI)信號,應注意:當要同時測量多個信號,且這些信號不共地時,應清楚地了解信號在記錄儀內部共地的影響,也應判斷是否因此引起地線環流。并且,應謹慎使用,避免輸入過壓、靜電引入。
RS485型記錄儀端子線號表:
序號 | 1 | 2 | 3 | 4 |
接線端 | A | B | G | 5V |
型號 | LCD | 可記錄點數 | 測量信號 | |
PDM | 87380 | 1.環境溫度(INT0) | ||
PDML | · | 1.環境溫度(INT0) | ||
PDE-I1 | · | 1.光照度(lux) | ||
PDI | 65536 | 1.環境溫度(INT0) | 2.相對濕度(INRH) | |
PDIL | · | 1.環境溫度(INT0) | ||
PDEI | · | 1.環境溫度(IINT1) | ||
PDES | · | 1.土壤溫度(RTD) | 2.土壤含水率(SMC) | |
PDKL | · | 52428 | 1.環境溫度(INT0) 2.相對濕度(INRH) | 3.大氣壓力(INPR) |
PDKI | · | 3.光照度(lux) | ||
PDE-KC | · | 3.太陽總輻射(Li) 4.二氧化碳濃度(CO2) | ||
PDKS | · | 3.土壤含水率(SMC) | ||
PDE-V4 | · | 43690 | 4×直流電壓(DCV)0~32V | |
PDE-A4 | · | 4×直流電流(DCI)4~20mA | ||
PDE-R4 | · | 4×Pt100(RTD) | ||
PDE-T4 | · | 4×K型熱電偶(TCK) |
PD記錄儀提供以上的標準型號。
根據給出的可記錄點數,可以計算各個記錄間隔對應的可記錄總時長。例如,對于PDE-R4,可記錄點數為43690,則在記錄間隔為1分鐘時:
記錄總時長 = 43690 × 60 = 2621400秒 ≈ 30天
在使用PDRLAB軟件設置記錄儀時,軟件直觀地給出了記錄總時長。
1.3.2.型號代碼
PD 1x- 2x 3x - 4x
PD 1x : 基本型號代碼
(參見1.4)
2x : 外接測量信號
R:Pt100熱電阻
V: DC電壓
A: DC電流(0~20mA)
T: K型熱電阻
I: 光照度
C: 二氧化碳濃度
3x : 外接信號數
1: 1路
2: 2路
4: 4路
4x : 通訊方式
無:USB
G: USB+GMS短信
C: RS485
Z: 無線通訊
PDE記錄儀最多可配置4個通道,除標準型號系列外,也可接受用戶定制??啥ㄖ茷榍懊媪谐龅哪M類參量的任意組合;也可按用戶要求配置模擬類通道的量程。
PD系列記錄儀提供3種可選的通訊方式:USB、RS485、無線通訊,其中后2者可用于構成多機分布式系統。USB方式僅支持與計算機的單機連接。
3種通訊方式均兼容MODBUS協議。采用MODBUS協議的其它廠家儀器設備,可以與記錄儀聯機,實時讀取測量值。
采用USB電纜與計算機連接。計算機需安裝隨機附帶的USB通訊驅動程序,不能同時連接多臺記錄儀。數據傳輸速度是所有通訊方式中最快的。
USB通訊方式的記錄儀,可以附加GSM短信功能。GSM短信功能支持:
1.用戶短信查詢當前值
2.定時發送時實時值
3.報警時發送短信
4.用戶短信設置報警限值、啟停定時發送等設置功能
采用RS485,總線電纜長度可達1000米,總線上最多可連接128臺記錄儀。
總線電纜應使用特征阻抗為120Ω的屏蔽雙絞線連接,總線雙側末端應接匹配電阻(120Ω)。
在計算機側,一般沒有RS485端口,常見的情況是選用RS232/485轉換器。當RS485總線電纜較長時,采用竊電技術的轉換器可能會通訊不良,應避免使用。
PDR12軟件可與多臺記錄儀構成分布式系統。除了單機版(USB)的所有功能外,還支持全部記錄儀實時值的同步顯示、記錄,形成系統統一的趨勢圖。
采用無線通訊方式,最大通訊距離為1000米(可視距離),當有建筑物墻體等阻隔時,通訊信號會衰減,導致通訊距離下降。
選用無線通訊的記錄儀,應同時選用我公司提供的USB無線通訊模塊,安裝于計算機側使用。
采用無線通訊的記錄儀同樣可與PDR12軟件構成分布式系統,功能與RS485系統是一致的。
部分型號的PD系列記錄儀采用工業級液晶顯示屏。如果選用的是不帶LCD的型號,可跳過此章。
LCD可工作于-20~50℃的溫度環境,顯示屏圖示如下:
在記錄儀處于記錄狀態時,將會顯示。如果沒有出現
,說明記錄儀當前沒有在記錄數據。
分3段表示當前電池電量。當電池耗盡,記錄儀處于低電狀態,停止采集、記錄,LCD上僅在閃動,需盡快更換電池。
顯示當前時間。
當前顯示參量的通道號。
顯示記錄儀當前的參量的數值(根據選擇,可能是實時值或最大、最小值)。
顯示本次記錄任務啟動以來,記錄儀所記錄到的最大值、最小值。需要注意的是,如果記錄模式是“循環覆蓋”,記錄數據的前端被覆蓋時,不影響已保存的最大值、最小值。即,此處顯示的最大值,可能大于記錄數據中的最大值,而最小值可能小于記錄數據中的最小值。
當前顯示參量的單位
|
| ||||
溫度 | 相對濕度 | 大氣壓力 | 光照度 | 電壓 | 電流 |
AV | |||||
太陽總輻射 | 二氧化碳濃度 |
表示當前記錄間隔。s表示秒,m表示分。
分10段表示當前已記錄的數據量,表示已錄滿。
共有四個按鍵:
記錄間隔:更改記錄點間隔,從5秒到60分鐘。此按鍵可通過軟件禁用;當記錄儀設置為定時自動啟停模式時,此按鍵被禁用。
切換/循顯:切換顯示參量;長按此鍵5秒,則顯示模式在”循環顯示”、”固定參量”間切換。
記錄/停止 :長按此鍵5秒,啟動(或停止)記錄。定時自動啟停記錄時此鍵被禁用。
最大/最小 :顯示已記錄的數據中,參量的最大值、最小值。
在報警狀態下,按任意鍵則停止聲光報警。
報警LED及蜂鳴器:在越上限與越下限狀態,記錄儀發出每秒1次的聲光報警信號。在越上上限與越下下限狀態,記錄儀發出每秒2次的聲光報警信號。
“記錄/停止”按鍵 :長按此鍵5秒,啟動(或停止)記錄。定時自動啟停記錄時此鍵被禁用。在報警狀態下,按此鍵一次則停止聲光報警。
狀態指示LED:
1.綠色快速閃動5秒:記錄開始(按鍵長按5秒后)
2.紅色快速閃動5秒:記錄停止(按鍵長按5秒后)
3.綠色每5秒快速閃動一次:記錄進行中
4.紅色每5秒快速閃動一次;記錄停止,記錄儀待機
5.紅色0.5Hz連續(亮1秒、暗1秒):上限或下限報警,此時記錄儀發出同步蜂鳴音
6.紅色1Hz連續(亮0.5秒、暗0.5秒):上上限或下下限報警,此時記錄儀發出同步蜂鳴音
7.連續5秒內,無任何LED指示,則表明電池低電
記錄儀有2種可選的工作模式:按鍵啟停模式、定時自動啟停模式
用戶可使用軟件設置記錄儀的工作模式、記錄間隔等。
5.1.按鍵啟停模式
記錄的啟動、停止由用戶通過REC/STOP鍵控制。
在這種工作模式下,還有“錄滿停止”、“循環覆蓋”兩個選項。
u 錄滿停止:當記錄數據填滿全部存儲區時,記錄停止。
u 循環覆蓋:當記錄數據填滿全部存儲區時,新記錄點覆蓋最舊的數據,記錄持續進行。
5.2.定時自動啟停模式
由用戶指定一個未來的時刻作為啟動時間。記錄儀處于等待狀態,直至啟動時刻到,開始記錄。
在這種工作模式下,還有“直至錄滿”、“錄制時長”兩個選項。
u 直至錄滿:當記錄數據填滿全部存儲區時,記錄停止。
u 錄制時長:用戶設定一個記錄時間長度,當記錄完這個時間后,記錄停止。
記錄儀啟動記錄,都是從整分鐘開始的,即使用戶選擇了低于1分鐘的記錄間隔(例如15秒)。
例如用戶設定了定時自動啟停模式,記錄間隔5s,并設定記錄于11:20:35啟動,而記錄實際啟動于11:21:00;
或者用戶設定了按鍵啟停模式,記錄間隔5min,并于11:20:35按REC/STOP鍵啟動記錄,而記錄實際啟動于11:25:00。
任何時刻,記錄儀總是處于以下4種狀態之一:
等 待:用戶設定記錄任務開始于未來的某個時刻,而記錄儀內部時鐘尚未到達設定的時刻;或選擇按鍵啟停模式時,還未通過按鍵啟動記錄。
記錄中:已經到達用戶設定的啟動時刻或按下啟停鍵,記錄儀開始記錄。
已完成:如果用戶設定了定時啟停模式,并設定了一段記錄時間,則在到達記錄時間后,記錄儀停止記錄,等待用戶上傳數據,或開始新的記錄任務。此時記錄儀處于“已完成”狀態。
已錄滿:如果用戶設定了定時啟停模式,并選擇了“直至錄滿”;或者設定了按鍵啟停模式,并選擇了“錄滿停止”,則在記錄點填滿全部存儲區后,記錄儀停止記錄,等待用戶上傳數據,或開始新的記錄任務。此時記錄儀一直處于“已錄滿”狀態。
記錄儀的狀態轉換圖請參見4.1及4.2。
如果某個參量設置了報警限值,則當實時值超過限值時,記錄儀將觸發聲光報警。限值包括:上上限、上限、下限、下下限。為避免實時值在限值上下波動,導致的報警頻繁啟停,用戶可設置滯回值。如果實時值超越了某個限值,記錄儀將觸發報警,當實時值回歸到了限值,報警并不解除,直到實時值繼續回歸了一個滯回值后,報警才解除。
在越上限與越下限狀態,記錄儀發出每秒1次的聲光報警信號。在越上上限與越下下限狀態,記錄儀發出每秒2次的聲光報警信號。報警觸發后,聲光報警的持續時間可由用戶設定。
聲光報警信號在以下條件下停止:
1、實時值回歸限值以內(含滯回值),報警狀態解除
2、聲光報警達到了用戶設定的“報警持續”時間
3、用戶按記錄儀任意鍵
對于后兩種情況,雖然聲光報警停止了,但實時值仍然處于越限狀態。
報警相關的限值、滯回值、報警延時的設置,請參見”6.3設置通道屬性”
注意:如果記錄儀設置了“電池供電時自動延時關閉LCD”(參見6.3設置屏幕顯示、按鍵),則當屏幕顯示關閉后,記錄儀僅在記錄數據時,判斷實時值是否越限。如果此時記錄儀未啟動記錄,則報警功能也關閉了。
使用AC適配器供電時,無論是否設置,屏幕都持續顯示,不會關閉。
用戶可以根據被測參量的特性,及記錄任務的要求,選擇記錄間隔。軟件預先從5秒~1小時的范圍內,確定一系列間隔時間,供用戶選擇。
由于記錄儀的內部存儲器是固定的(512K字節),選擇越長的記錄間隔,記錄總時長將越長。記錄間隔與記錄總時長,在軟件的設置對話框里,給出了直觀的關系。
記錄儀采用低功耗設計。在實際使用中,電池壽命受多種因素的影響,例如電池自身容量、記錄點間隔等等,與PC機通訊時,功耗較大,所以頻繁或持續聯機會降低電池使用時間。推薦使用單節容量大于2000mAh的電池。典型電池壽命為6個月。
當記錄儀LCD顯示低電指示(閃動)時,則表示電池已耗盡,記錄儀已停止工作,需要更換電池。
如果記錄儀處于“記錄中”狀態,而用戶更換電池,則可能丟失更換期間的數據。如果記錄間隔小于1分鐘,則可能會丟失1-2分鐘的數據。如果記錄間隔大于等于1分鐘,則可能會丟失1點數據,也可能不丟失。丟失數據,會在曲線形成間斷,而不會影響數據點時間的準確。
同一RS485總線上或同一無線通訊網絡內的多臺記錄儀,應擁有不相同的地址值。地址值范圍001~255。
記錄儀三種通訊方式的參數如下:
USB:波特率460800,8數據位,1停止位,無校驗位
RS485:波特率9600,8數據位,1停止位,無校驗位
無線:波特率115200,8數據位,1停止位,無校驗位
MODBUS通訊遵照主/從方式。數據可以在一個主站和128個子站(記錄儀)之間傳遞。
u 主站初始化和控制在通訊回路上傳遞的所有信息。
u 任何一次通訊都不能從子站開始。
u 所有通訊都以“信息幀”方式傳遞。
u 如果主站或子站接收到含有未知命令的信息幀,則不做響應。
當通訊命令發送至子站時(下行),符合相應的地址碼的子站接收通訊命令,讀取信息,如果沒有出錯,則執行相應的任務;然后把執行結果返送給發送者(上行)。
下行幀格式:
ADDR | CS | DATA | CRC | ||
初始延時 | 地址碼 | 功能碼 | 數據區 | 錯誤校驗 | 結束延時 |
(注*) | 1字節 | 1字節 | N字節 | 2字節(CRC) | (注*) |
上行幀格式:
ADDR | CS | LEN | DATA | CRC | ||
初始延時 | 地址碼 | 功能碼 | 數據區字節數 | 數據區 | 錯誤校驗 | 結束延時 |
(注*) | 1字節 | 1字節 | 1字節 | N字節 | 2字(CRC) | (注*) |
注* :延時時間,按設定波特率,至少等于傳輸4個字節的時間
地址碼(ADDR):
主站發送的信息幀,地址碼表明目的子站;子站發送的信息幀,地址碼表明發送者的地址。
功能碼(CS):
主站發送的信息幀,功能碼告訴子站執行什么動作;子站響應的信息幀,功能碼與主站發送來的功能碼一樣,并表明子站已響應主站進行操作。如果子站發送的功能碼的最高位是1,則表明子站沒有響應或出錯。
PD系列記錄儀功能碼:
功能碼 | 定 義 | 操 作 |
03H | 讀寄存器 | 讀取一個或多個寄存器的數據 |
數據區字節數(LEN):
僅上行幀包含此段。
數據區(DATA):
由主站發送的讀命令(03H)信息幀的數據區,包含需要回送的數據的信息,包括寄存器的起始地址及讀取長度(寄存器個數);子站應答信息幀的數據區給出了寄存器的內容。
錯誤校驗碼(CRC):
主站或子站可用校驗碼進行判別接收信息是否出錯。錯誤校驗碼采用冗余循環校驗碼(CRC)。校驗碼包含2個字節,即16位二進制。CRC碼由發送端計算,放置于發送信息的尾部。接收端的設備再重新計算接收到信息的CRC碼,比較計算得到的CRC碼是否與接收到的相符,如果二者不相符,則表明出錯。
CRC碼的計算步驟為:
1.置16位寄存器為十六進制FFFF(即全為1)。稱此寄存器為CRC寄存器。
2.把一個8位數據與16位CRC寄存器的低位相異或,把結果放于CRC寄存器。
3.把寄存器的內容右移一位(朝低位),用0填補最高位,檢查最低位(移出位)。
4.如果最低位為0:重復第3步(再次移位)。
如果最低位為1:CRC寄存器與多項式A001(1010 0000 0000 0001)進行異或。
5.重復步驟3和4,直到右移8次,這樣整個8位數據全部進行了處理。
6.重復步驟2到步驟5,進行下一個8位的處理。
7.最后得到的CRC寄存器即為CRC碼,低字節在前,高字節在后。
接收到的信息如有CRC錯誤,則將被記錄儀忽略。
當記錄儀檢測到了CRC碼出錯以外的錯誤時,將向主站回送信息幀。子站返送給主站的功能碼,是將錯誤信息幀的功能碼邏輯或80H。以下的這些代碼表明有意外的錯誤發生。
錯誤報告信息幀格式
地址碼: | 1字節 |
功能碼: | 1字節(邏輯或80H) |
數據區字節數: | 1字節 |
數據區(錯誤碼): | 1字節 |
CRC碼: | 2字節 |
記錄儀定義的錯誤碼
01 | 接收到的功能碼記錄儀不支持。 |
02 | 指定的數據位置超出記錄儀定義的地址范圍 |
03 | 接收到主站發送的數據值超出相應地址的數據范圍 |
記錄儀的模擬量寄存器以2字節為基本單位。
例如:子站地址為01,起始地址0002的3個寄存器的數據為:
地 址 | 數據(16進制) |
0002 | 1388 |
0004 | B6C9 |
0006 | 209B |
主站發送:
字節數 | 數據 | 含義 | |
子站地址 | 1 | 01 | 發送至子站01 |
功能碼 | 1 | 03 | 讀取寄存器 |
起始地址 | 2 | 00 | 起始地址為0002 |
02 | |||
讀取個數 | 2 | 00 | 讀取3個寄存器 |
03 | |||
CRC碼 | 2 | **(Lo) | 由主站計算得到的CRC碼 |
**(Hi) |
子站響應:
字節數 | 含義 | ||
子站地址 | 1 | 01 | 本幀由子站01發送 |
功能碼 | 1 | 03 | 上傳寄存器數據 |
數據區字節數 | 1 | 06 | 6字節(3個寄存器) |
寄存器數據1 | 2 | 13 | 地址為0002內的內容 |
88 | |||
寄存器數據2 | 2 | B6 | 地址為0004內的內容 |
C9 | |||
寄存器數據3 | 2 | 20 | 地址為0006內的內容 |
9B | |||
CRC碼 | 2 | **(Lo) | 由子站計算得到的CRC碼 |
**(Hi) |
從記錄儀輸出的模擬量數據(Rx),都被規范成2個字節。
項目 | 公式 | 取值范圍 | 符號 |
溫度 (℃) | T = Rx×0.1 | -32768~32768 | 有 |
相對濕度(%RH ) | RH = Rx | 0~100 | 無 |
大氣壓力( hPa ) | P = Rx×0.1 | 0~65535 | 無 |
光照度(lux) | lux = Rx×10 | 0~65535 | 無 |
土壤含水率(%) | S = Rx | 0~100 | 無 |
直流電壓(V) | V = Rx×0.01 | 0~65535 | 無 |
直流電流(mA) | mA = Rx×0.01 | 0~65535 | 無 |
太陽總輻射 | W/m = Rx×150 | 0~65535 | 無 |
二氧化碳濃度 | ppm = Rx×1.51515 | 0~65535 | 無 |
注意:
讀取的數據(03H),是以“Big Endianness”形式存儲的,Windows平臺的應用程序獲得這些數據時,應轉換為Little Endianness后再使用。
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