Afstudeerproject

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
2
KROHNE Algemeen




Flowmeter fabrikant
Opgericht in 1921
Oorspronkelijk Duits bedrijf
KROHNE Altometer Dordrecht
ISO9001 gecertificeerd
 Bijna 400 mensen werkzaam

3
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
4
De Flowmeter
5
De Flowmeter


Meet vloeistof- of gasstroom (debiet)
Verschillende meetprincipes



Bestaat uit twee onderdelen



Ultrasoon
Elektromagnetisch
Opnemer
Signaalconvertor
Toepassingen



Waterindustrie
(Petro) Chemische industrie
Drankenindustrie
6
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
7
De Flowmeter
8
De Flowmeter
9
De Flowmeter
10
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)

11
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)
12
Het EtherFlow systeem
EtherFlow systeem
Flowmeter
Opnemer
Signaal
Convertor
Metingen
GDC
EtherFlow
Hardware
Ethernet
netwerk
TCP
I/O insteekkaart
TCP
EtherFlow
Software
Windows applicatie
Webpagina
13
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
14
De EtherFlow Hardware
JTAG
Connector
ARM7
Microcontroller
Backplane
Diverse
I/O
Connector
GDC
Connector
15
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”
16
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)

17
De EtherFlow Software
Webbrowser
Aanvraag
Webpagina
Flowmeter
Windows applicatie
Connectie
Data (GDC)
Webpagina
HTTP
Server
Data Reset
Interrupt
routine
TCP Berichten
Data
opslag
TCP
Server
TCP
Datapakket
Connectie
Data
Data
Data
Data
TCP
Send
Data Reset
18
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

19
De EtherFlow Software
Gebruiker
Data
(meetgegevens)
Menu keuze
Display
Thread
Hoofd
Thread
Data
Data
Bestand
Connect
Connect
Thread
Opslaan
Start
Collect
Thread
TCP Datapakket
Connectie
EtherFlow
Insteekkaart
20
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
21
De EtherFlow Software
Vraagt gegevens op
Gebruiker
Data aanvraag (GDC)
Display
Toont gegevens
EtherFlow
insteekkaart
Data antwoord (GDC)
22
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
23
Demonstratie
24
Vragen/opmerkingen?
25