Emw. Программное обеспечение систем поверки счетчиков электроэнергии

Последнее обновление: 25 марта 2005

Системы поверки счетчиков электроэнергии разрабатываются на кафедре электрических станций Томского политехнического университета. Руководитель проекта - В.В.Самокиш. Назначение систем - метрологическая аттестация, поверка, исследование и сравнительный анализ однофазных и трехфазных счетчиков электроэнергии. Программное обеспечение Emw работает в операционной системе Windows 95, 98.

В этом проекте я разрабатывал программное обеспечение и архитектору микропроцессорной аппаратной части систем поверки - аппаратная реализация, программное обеспечение микропроцессоров и программное обеспечение управляющего компьютера в системе поверки тесно связаны.

Микроконтроллерная часть системы поверки выполнена как сеть однокристальных микроконтроллеров серии 51, соединенных последовательной шиной друг с другом и, через адаптер шины, с последовательным портом управляющего компьютера. Программные функции микроконтроллеров узкоспециализированы и определяются их местом в структуре, которая состоит из следующих модулей:

Интерфейс счетчика
Каждый поверяемый счетчик обслуживается своим микроконтроллером, который измеряет его выходной сигнал, фильтрует помехи, производит первичную обработку
Функциональный генератор (ФГ)
Этот модуль вырабатывает сигнал, который, проходя через усилители мощности, подается на поверяемые счетчики. Усилитель напряжения формирует выходной сигнал в виде напряжения переменного тока от 0 до 260 вольт, а усилитель тока формирует ток в диапазоне от 0 до 50 ампер. Функциональный генератор формирует или простой синусоидальный сигнал или сложный сигнал, состоящий из смеси основной частоты и ее гармоник. Генерация основана на дискретизации сигнала и выдачи выборок на цифроаналоговый преобразователь. Кроме того, ФГ формирует калиброванный сдвиг по фазе между током и напряжением в диапазоне от 0 до 360 градусов с дискретностью 0.1 градус, а также сдвиг на 120 градусов между сигналами трехфазной системы. Микроконтроллер функционального генератора либо самостоятельно формирует синусоидальный сигнал, либо получает сложный гармонический сигнал от управляющего компьютера. Вот как выглядит диалог задания сложного сигнала:

Диалог задания сложного сигнала

Синтезатор частот
Микроконтроллер этого модуля либо синтезирует частоту, используемую для формирования сигнала в функциональном генераторе, либо выполняет фазовую автодстройку частоты для синхронизации с частотой электрической сети.

Протокол взаимодействия управляющего компьютера и микроконтролеров основан на адресной передаче команд. В протоколе использован двоичный байтовый обмен с автоматическим разделением адреса и данных (что позволяет архитектура микроконтроллера серии 51). Другой удобный способ взаимодействия основан на протоколе обмена пакетами, используя hex-формат. Двоичный формат дает хорошую скорость взаимодействия, но плохую восстанавливаемость при ошибках связи. Пакетное взаимодействие я реализовал в более поздней системе LinkVisual2k.

Программное обеспечение Emw имеет несколько взаимосвязанных подсистем-режимов, выбираемых в стартовом диалоге:

Стартовый диалог

Режим настройки

Позволяет задать значения входных сигналов счетчиков, выполняет циклическое измерение выходных сигналов и отображает их текущую погрешность в процентах. Это позволяет операторам-настройщикам отрегулировать счетчики.

Режим настройки

Режим групповой поверки

Выполняет измерение метрологических параметров группы счетчиков по набору параметров, который определяется в базе счетчиков и режимов с определением их годности по некоторому критерию. Результаты поверки можно экспортировать в Word, Excel, распечатать и сохранить в протоколе испытаний.

Режим групповой поверки

Режим контроля микросхемы

Позволяет контролировать годность специализированных интегральных микросхем, используемых в электронных счетчиках.

Режим задания тока и напряжения

Позволяет использовать систему поверки как источник калиброванного напряженя, тока или мощности - с его помощью можно испытывать измерительные электроприборы других типов, например, вольтметры и амперметры.

Режим задания тока и напряжения

База счетчиков и режимов поверки

Позволяет создать и отредактировать параметры всех поверяемых счетчиков и параметры их испытаний. База используется в подсистемах настройки счетчиков, групповой поверки и контроля микросхемы.

База счетчиков и режимов поверки

Программа Emw полностью написана на Delphi, программы микроконтроллеров - на языке C. Наиболее интересная особенность программы - тесное взаимодействие программного обеспечения управляющего компьютера и микроконтроллеров. В программном обеспечении управляющего компьютера имеются классы, инкапсулирующие функциональность, предоставляемую программным обеспечением микроконтроллеров. Это выглядит так, как будто классы счетчиков, функциональных генераторов и синтезатора частот основной программы наследуются от базовых классов, реализованных в микроконтроллерах.

Emw2004

Программа Emw2004 - это экспериментальная версия, которая является переходной ступенью к программе Emw нового поколения, которая находится в стадии разработки. Хотя Emw2004 является развитием Emw95, в новой программе имеется ряд возможностей, касающихся поверки и настройки современных электронных счетчиков. В отличие от Emw95 каждая из подсистем-режимов реализована как отдельная программа. Все эти программы-подсистемы используют одно общее ядро, называемое Emw-драйвером.

Настройка

Программы EmwTuning и EmwTuning2. Обе программы позволяют задать значения входных сигналов счетчиков, выполняют циклическое измерение выходных сигналов и отображают их текущую погрешность в процентах. Различие в программах состоит в том, что EmwTuning2 выполняет автоматическую настройку коэффициента электронного счетчика, а EmwTuning просто отображает погрешность и требует ручной настройки счетчика. Обе программы позволяют одновременно настраивать до 8-ми счетчиков.

EmwTuning

Групповая поверка

Программа EmwCalibration выполняет измерение метрологических параметров группы счетчиков по набору режимов, который определяется в Конфигураторе. Программа определением годность счетчиков по заданным критериям. Результаты поверки всех счетчиков можно распечатать на бумаге в виде протокола, вид которого определяется в Конфигураторе. Для начала поверки нужно выбрать группу режимов и типы поверяемых счетчиков. Программа поочередно устанавливает все режимы, включенные в группу и производит замер погрешности счетчиков. После завершения поверки можно выбрать вид протокола и распечатать протокол на принтере. В ходе поверки можно запрещать (пропускать) режимы или разрешать повторное измерение по уже выполненному режиму.

EmwCalibration

Калибратор

Программа EmwSetMode позволяет использовать систему поверки как источник калиброванного напряженя, тока или мощности - с его помощью можно испытывать измерительные электроприборы других типов, например, вольтметры и амперметры.

EmwSetMode

Калибратор позволяет задавать сложный гармонический сигнал тока и напряжения, а также задавать несимметрию при трехфазном режиме.

Screen shot

Конфигуратор

Программа EmwConfig. Назначение конфигуратора - создание базы режимов и базы шаблонов для печати протоколов групповой поверки. Конфигуратор позволяет создать группы режимов и для каждого режима задать все его атрибуты и указать его дополнительную специфику.

EmwConfig

Редактор шаблонов печати позволяет задать страницу бумаги и разместить на ней различные элементы:

Для каждого из элементов в правой части редактора указываются его атрибуты.

EmwConfig

Драйверы

Для Emw2004 разработано два программных компонента - драйвер калибратор EmwDrv и драйвер блока сопряжения BcDrv. Драйвер калибратора обеспечивает управление аппаратурой калибратора таким образом, что все программы Emw2004 становятся независимыми от аппаратурных особенностей калибратора. Драйвер блока сопряжения обеспечивает управление аппаратурой связи с современными электронными счетчиками, имеющими канал настройки. Блок сопряжения используется в программе EmwTuning2 для автоматической корректировки коэффициента счетчика таким образом, чтобы привести погрешность счетчика в заданный класс точности. Оба драйвера воспринимают на входе высокоуровненые запросы, выраженные на языке xml и формируют ответы также на языке xml. Это дает возможность создания большого семейства различных программ поверки и настройки, которые не зависят от аппаратуры взаимодействуют только с драйверами, причем программы могут быть написаны даже самим заказчиком на любом языке программирования, например, C++, Delphi, Visual Basic.

Download

Downloademw.zip - Документация к Emw (81K).
Документация программы Emw представлена в архиве справочным hlp-файлом. Соответствует Emw версии 2.44 от 14 ноября 2000 г. Документация по Emw2004 представлена справочным chm-файлом для программы EmwConfig.