Afstudeerproject ETHERFLOW: Het integreren van Ethernet functionaliteit in een flowmeter Mark van der Waal van Dijk Avans Hogeschool Breda Elektrotechniek lijn 1/2 KROHNE Altometer Afdeling Ontwikkeling 27 juni 2007

Inhoud KROHNE Algemeen Opdrachtomschrijving De Flowmeter Het EtherFlow systeem De EtherFlow hardware De EtherFlow software Conclusie Demonstratie Vragen

KROHNE Algemeen Flowmeter fabrikant Opgericht in 1921 Oorspronkelijk Duits bedrijf KROHNE Altometer Dordrecht ISO9001 gecertificeerd Bijna 400 mensen werkzaam

Opdrachtomschrijving Een systeem ontwikkelen, waarmee flowmeters via een willekeurig Ethernet netwerk uitgelezen kunnen worden Meetwaarden uitlezen en opslaan op PC Real-time (geen meetwaarden missen) Meetwaarden tonen in webpagina

De Flowmeter

De Flowmeter Meet vloeistof- of gasstroom (debiet) Verschillende meetprincipes Ultrasoon Elektromagnetisch Bestaat uit twee onderdelen Opnemer Signaalconvertor Toepassingen Waterindustrie (Petro) Chemische industrie Drankenindustrie

De Flowmeter Signaalconvertor modulair opgebouwd Behuizing Backplane Insteekkaarten Voedingskaart Sensor specifiek (ultrasoon, elektromagnetisch…) I/O (bijvoorbeeld pulsuitgang, CAN bus…) Display met bedieningspaneel Onderdelen communiceren via GDC bus

De Flowmeter

De Flowmeter

De Flowmeter

De Flowmeter GDC bus General Device Concept KROHNE specifiek Object georiënteerd Token bus (Virtuele ring) 9 bits data (voordeel korte berichten) Baudrate 28k8 Verschil tussen real-time berichten (meetwaarden) en andere berichten (niet kritisch)

Het EtherFlow systeem Flowmeter kan verbonden worden aan willekeurig Ethernet netwerk Vertaalt de interne GDC communicatie naar datapakketten Datapakketten worden via Ethernet verstuurd Windows applicatie verwerkt en toont de data, eventueel opslaan Meetwaarden uit te lezen via webpagina Bestaat uit hardware en software Insteekkaart met microcontroller Microcontroller software Windows applicatie Webpagina Uitbreiding van bedieningsmenu flowmeter (display)

Het EtherFlow systeem EtherFlow systeem EtherFlow Hardware Ethernet netwerk EtherFlow Software Flowmeter Opnemer Signaal Convertor GDC TCP TCP Metingen I/O insteekkaart Windows applicatie Webpagina

De EtherFlow Hardware I/O insteekkaart voor in signaalconvertor ontwikkeld Voegt Ethernet functionaliteit toe aan de flowmeter Verbonden met GDC bus en backplane Gebaseerd op Atmel ontwikkelbord met ARM7 microcontroller 32 bits ARM7 microcontroller RISC architectuur Geïntegreerde Ethernet controller Schema’s ontwikkeld in Orcad Printplaat ontwikkeld in Ultiboard (4 lagen) Programmeren van microcontroller met JTAG

De EtherFlow Hardware ARM7 JTAG Microcontroller Connector Diverse I/O Backplane Connector GDC Connector

De EtherFlow Hardware Functionaliteiten Ethernet 10/100Mbps Real-Time Clock 2 RS232 poorten SD-kaart connector Diverse in- en uitgangen (CAN, TWI/I2C, USB, LCD scherm) Ethernet signaal via backplane naar “buitenwereld”

De EtherFlow Software Software voor de ARM 7 microcontroller Geschreven in C Open-source besturingssysteem (Nut/OS) en TCP stack (Nut/NET) Verwerking van GDC communicatie TCP Server / Datapakketten Webserver Zorgt voor IP en MAC adres voor insteekkaart Opgedeeld in threads (taken)

De EtherFlow Software Webbrowser Flowmeter Windows applicatie Aanvraag Webpagina Data (GDC) Connectie Data Webpagina HTTP Server Interrupt routine TCP Server TCP Berichten TCP Datapakket Data Reset Bericht ontvangen Connectie Data Data Data opslag TCP Send Data Data Reset

De EtherFlow Software Windows applicatie Geschreven in C, m.b.v. Microsoft Visual C++ Verwerkt de TCP Datapakketten Toont de ontvangen data in schermen Mogelijk om ontvangen data op te slaan in bestand Mogelijk om berichten te versturen naar GDC bus (bijvoorbeeld reset) Connectie met meerdere flowmeters mogelijk Opgedeeld in threads

De EtherFlow Software Gebruiker Data (meetgegevens) Menu keuze Display Thread Hoofd Thread Connect Thread Connect Opslaan Data Start Connectie Collect Thread TCP Datapakket Data Bestand EtherFlow Insteekkaart

De EtherFlow Software Flowmeter menu’s toegevoegd aan display Instellingen uitlezen en wijzigen van EtherFlow systeem Software versie MAC adres IP adres / Gateway / Net Mask Tijd / Datum Uitlezen / wijzigen via GDC bus

De EtherFlow Software Vraagt gegevens op Data aanvraag (GDC) Gebruiker Display EtherFlow insteekkaart Data antwoord (GDC) Toont gegevens

Conclusie Systeem ontwikkeld om flowmeters aan een Ethernet netwerk te koppelen Ethernet functionaliteit wordt toegevoegd door plaatsen van insteekkaart in flowmeter Meetgegevens kunnen met Windows applicatie getoond en opgeslagen worden Windows applicatie kan berichten op GDC bus plaatsen Meetgegevens kunnen getoond worden in webpagina EtherFlow systeem is real-time Instellingen uitlezen / wijzigen m.b.v. display

Demonstratie

Vragen/opmerkingen?