Карманный тестер сетей RS485 и RS232

Всем привет, эта статья написана специально для участия в конкурсе на сайте паяльник! Хочу рассказать свою историю создания очень полезного приборчика, который я собирал около года. В 2016 году я устроился на новое место работы электромонтером по обслуживанию промыслового оборудования. В мои обязанности входит монтаж погружных электродвигателей с системами телеметрии - это давление и температура на глубинах около 2500 метров. После спуска двигателя с насосом производится подключения к станции управления с блоком принимающим данные с погруженного датчика и повышающему трансформатору. Все параметры, полученные наземным принимающим блоком с погружного датчика, передаются по протоколу MODBUS RTU через порт RS232 или RS485 в контролер станции управления, выводятся на дисплее и сохраняются в памяти контроллера в виде архива данных которые можно считать флешкой. Все станции управления подключаются к диспетчерскому пульту через порт RS485 и периодично шлют пакеты на запросы с диспетчерской по протоколу MODBUS RTU. На одном объекте, а таких больше 1000 может находится от 1 до 20 станций управления и телеметрических систем различных производителей и годов производства с разными версиями программного обеспечения что очень сильно усложняет обслуживание и ремонт. Каждой станции управления задается уникальный адрес в сети исключая дублирования. Не редко станции управления необходимо заменить и произвести их повторную настройку. Все это находится под открытым небом и обслуживается в любую погоду. Не редко все эти системы выходят из строя либо просто не работают и для полно объёмной диагностики и поиску неисправности в нашей компании имеются несколько ноутбуков. Вот здесь у меня и возникли трудности такие как транспортировка ноутбука по бездорожью и от тряски стираются примыкающие части, так же есть вероятность повредить жесткий диск, трудности с зарядкой полуживых батарей, трудности во время работы громоздкий ноутбук просто бывает некуда поставить с кучей периферийных проводов и преобразователей за которые можно легко зацепится и порвать, трудно работать с ними на открытом воздухе в солнечную погоду потому что засвечивает монитор и ничего толком не видно про дождь и снег и так понятно. Начал я думать, как мне упростить и ускорить свою работу. Уже тогда я увлекался программированием ардуино. Изучая даташиты камня и выяснил что атмега работает с UART и это значит, что на этом процессоре вполне реально реализовать простейшую проверялку RS 485, но это справедливо если все оборудования было бы однотипное поэтому просто не получилось. Полгода бессонных ночей только на сбор необходимой информации и изучения программирования микроконтроллеров дали свой результат. За основу был взят самый бюджетный процессор атмега мега 328p и уже имеющийся у меня ардуино нано, был куплен дисплей нокиа 5110, были раздобыты микросхемы MAX487 и ST232AB.

Сначала не было четкого понимания что должно получится и как именно это должно работать, основными задачами были выводить на дисплей данные с опрашиваемого устройства путем ввода параметров скорости, адреса и протокола, устройство должно быть с автономным питанием, быть компактным, простым в использовании и не должно быть дорогим в изготовлении. Что же задачи поставлена нужно приступать, для начала была написана программа меню устройства, затем используя стандартные библиотеки были подключены микросхемы MAX487 и ST232AB, это были пока еще два разных проекта написанных на языке программирования C++ в программе Atmel Studio с компилятором Visual Studio, все это обкатывалось в программе Proteus. Через неудачи и ошибки постепенно шаг за шагом, а иногда и начиная всё заново постепенно отладил оба проекта и объединил их в одну огромную программу.

Пришло время собирать прототип прибора. За основу корпуса был взята коробка обходчика SL BT-03.

Все подключения производились навесным способом. Элементом питания стала щелочная крона 9v.

Первые версии программы были сыроваты и постоянно приходилось оптимизировать код. Параллельно расширялся интерфейс устройства и уже к имеющемуся тесту связи с контролерами был написан сканер для сетей MODBUS RTU, также была написана программа проверки наземных блоков телеметрии принимающих данные с погружных датчиков и был реализован визуальный контроль отправки и приема пакетов в виде счетчиков. В 2018 году на нашем предприятии начали внедрять погружные резонансно волновые комплексы принцип работы которых схож с ультразвуковой ванной, само устройство запутывается от обмотки двигателя и передает данные о напряжении и токе погружному блоку который в свою очередь передает эти параметры вместе с параметрами давления и температуры в наземный блок телеметрии и на тот момент возможностей проверки работоспособности этого комплекса просто не было и немного изучив принцип работы была написана программа позволяющая очень легко и быстро проверить его работоспособность.

Каждое использования в полевых условиях выявляло всё новые недоработки, код программы постоянно претерпевал значительные изменения и обретал новые полезные функции. В устройство был добавлен фонарик, позволяющий производить работы в темное время суток.

Вот ссылки на видео: 

https://youtu.be/u5lanbUAsec
https://youtu.be/rGRv0Pj97bw
https://youtu.be/tSaqS2XbSDE
https://youtu.be/8Ni7PhdWk0o
https://youtu.be/kDYTyGnjKgI
https://youtu.be/_1komZByBPw
https://youtu.be/J2vl2seUIkA

Наконец то все отгладилось и заработало как нельзя лучше без особых вложений. Но вот в 2019 году на нашем предприятии внедряют новый единый протокол Transfer для систем телеметрии и передо мной встает задача дописать в программу не достающий протокол. Но имелась проблема так как процессор ну уж совсем бюджетный то его ресурсы по памяти были уже исчерпаны. К тому времени руководство узнали о моем чудо приборе и попросили изготовить еще один и отправить его на конкурс молодых специалистов, поэтому первый прототип решил оставить таким как есть, а для второго прибора отредактировать код убрав сканер и настройки контрастности в освободившейся памяти дописать новые протоколы. По ходу работы над вторым прибором добавилась новая кнопка, позволяющая сделать шаг назад по меню и была написана новая программа для проверки погружных систем отдельно раздельной эксплуатации. Порт перенесен в более удобное место, индикаторные светодиоды переехали на лицевую панель, а сама панель стала защищенной от воздействия осадков. Были изготовлены переходники для всевозможного проверяемого оборудования.

Также была вполне удачная попытка реализовать в этом устройстве имитатор погружного блока, но не хватает памяти в процессоре. Возможно если будет делаться третий прибор, то можно будет выбрать микроконтроллер помощнее.

Вот ссылки на видео:

https://youtu.be/tQ1vcBKT5FI
https://youtu.be/SANUymY1iGs
https://youtu.be/uH4wkF9H-kM
https://youtu.be/EdFR7FG5-2s

В итоге я хочу сказать, что не являюсь профессиональным программистом и работаю обычным электриком. Сайт http://voltservis.ru/ это мой личный блог. Башаров Р.Р. это молодой специалист мой стажер, который работал со мной над вторым прибором и будет представлять его на конкурсе молодых специалистов. Устройство сделано мной лично от начала и до конца без чьей-либо материальной и профессиональной помощи. Все что нужно было это желание, терпение и интернет для поиска нужной мне информации. Очень надеюсь, что эта статья станет кому-нибудь полезной.

Прошивка во вложении.

Теги:

• Modbus
• RS485
• RS232