PD系列长期数据记录仪
用户手册
一.记录仪概述
PD系列长期数据记录仪,采用电池供电和电源适配器供电,用于长期信号的测量记录,记录间隔从5秒到1小时可设置,记录数据掉电不失。测量信号多样,从环境温度、相对湿度、大气压力、光照度,到4通道模拟量,提供了多种型号配置;也可由用户定制通道类型。
配套的PDR12软件简洁易用,提供了记录仪设置、曲线显示打印、数据表格等功能。
记录仪有3种通讯方式可以选择:USB、RS485、无线,其中,采用后二者可构成多机分布式系统。采用USB通讯方式的记录仪可以附加GSM短信功能。
记录仪具有两种工作模式:按键启停、定时自动启停。
部分型号具有LCD显示,可显示运行状态、信号实时值、存储容量、最大最小值等。其它型号则采用LED指示运行状态。
记录仪具有越限判断及声光报警功能。
通过PDRLAB软件,可以配置信号的偏移、变比、工程单位,对测量数据做调整,或将记录仪的测量值转换为用户实际的量纲。
PDR12软件具备实时趋势图功能,在联机时,可以持续记录参量值,最小记录间隔为1秒。
下表列出PD系列记录仪一致的基本参数:
无LCD型号 | 有LCD型号 | |
数据存储器 | 512K Bytes | |
存储、操作极限 | -30~60ºC | -40~60ºC |
0~95%RH(无冷凝) | ||
温度系数 | < 50ppm/ºC(典型) | |
时钟精度 | 每日±2 秒(±1分钟/月 20ºC) | |
记录点间隔 | 5秒~1小时可选择 | |
外型尺寸(mm) | 147 x 83 x 40 | 147 x 83 x 40 |
壳体材料 | ABS塑料 | |
电池 | 2节5号电池 | 内置充电电池 |
电池寿命(*) | 6个月(典型) | |
操作系统 | WindowsXP/Vista /Win7 | |
通讯接口 | 1、USB1.1/2.0 2、USB + GSM短信 3、RS485 4、无线通讯 |
注*:电池寿命与测量信号种类、数量相关,不同型号会有差异。
代号 | 信号类型 | 单位 | 范围 | 分辨力 | 准确度 |
INT0 | 内置温度传感器 | ℃ | -40~60 | 0.1 | ±0.5℃(-10~60℃); ±1℃(其它) |
INT1 | 外置温度传感器 | ℃ | -40~120 | 0.1 | ±0.5℃ (-10~70℃); ±1℃(其它) |
INRH | 相对湿度 | %RH | 0~99 | 1% | ±3%(20~70℃) ±5%(其它) |
INPR | 大气压力 | hPa | 10~1100 | 0.1 | ±3.0 hPa
|
lux | 光照度 | lux | 0~200000 (可定制) | 1 | ±5%; 温度特性: ±0.5%/℃ |
SMC | 土壤含水率传感器 | % | 0~99% | 1% | ±2%(0~50%)
|
RTD | 3线制Pt100热电阻 | ℃ | -200~600 (可定制) | 0.1 | ±0.5℃(-50~150℃); ±1℃(其它) |
TCK | K型热电偶 | ℃ | 0~1000 (可定制) | 1 | ±3ºC
|
DCV | 直流电压 | V | 0~32 (可定制) | 0.01 | ±0.5%
|
DCI | 直流电流 | mA | 4~20 | 0.01 | ±0.5%
|
Li | 太阳总辐射 | W/m | 0~2000 | 1 | ±5% |
CO2 | 二氧化碳 浓度 | ppm | 0~5000 | 1 | 50+3%读数值 |
PDML、PDIL、PDKL型
PDE-*型
PDML、PDIL、PDKL型没有外接信号端子。使用中,应注意保持传感器气孔(窗)通畅,避免赃物覆盖、液体飞溅;避免阳光直射气孔。
PDE型记录仪具有外接信号端子。端子是可插拔的,接线时,应拔下端子,待接好线后,再安装到记录仪。依据型号不同,端子定义不同:
Pt100热电阻通道,每个通道有1个5P接线端子,其中,3端接热电阻的单线一端,1、5接热电阻的2根复线。要求热电阻引线电阻小于5Ω。
直流电压(DCV)、直流电流(DCI)通道,每个通道有4个信号输入端子,接线时1、2接正,4、5接负,3是接地点,应接大地。
热电偶通道,每个通道有1个5P接线端子,其中1、2端接 热电偶的正端,4、5接热电偶的负端。
PDE系列记录仪的模拟类通道,在通道间、通道与内部系统间,除特别标明外,均没有隔离。下面是记录仪内模拟通道的示意图:
对于直流电压(DCV)、直流电流(DCI)信号,应注意:当要同时测量多个信号,且这些信号不共地时,应清楚地了解信号在记录仪内部共地的影响,也应判断是否因此引起地线环流。并且,应谨慎使用,避免输入过压、静电引入。
RS485型记录仪端子线号表:
序号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
接线端 | A | B | G | 5V |
型号 | LCD | 可记录点数 | 测量信号 | |
PDM | 87380 | 1.环境温度(INT0) | ||
PDML | · | 1.环境温度(INT0) | ||
PDE-I1 | · | 1.光照度(lux) | ||
PDI | 65536 | 1.环境温度(INT0) | 2.相对湿度(INRH) | |
PDIL | · | 1.环境温度(INT0) | ||
PDEI | · | 1.环境温度(IINT1) | ||
PDES | · | 1.土壤温度(RTD) | 2.土壤含水率(SMC) | |
PDKL | · | 52428 | 1.环境温度(INT0) 2.相对湿度(INRH) | 3.大气压力(INPR) |
PDKI | · | 3.光照度(lux) | ||
PDE-KC | · | 3.太阳总辐射(Li) 4.二氧化碳浓度(CO2) | ||
PDKS | · | 3.土壤含水率(SMC) | ||
PDE-V4 | · | 43690 | 4×直流电压(DCV)0~32V | |
PDE-A4 | · | 4×直流电流(DCI)4~20mA | ||
PDE-R4 | · | 4×Pt100(RTD) | ||
PDE-T4 | · | 4×K型热电偶(TCK) |
PD记录仪提供以上的标准型号。
根据给出的可记录点数,可以计算各个记录间隔对应的可记录总时长。例如,对于PDE-R4,可记录点数为43690,则在记录间隔为1分钟时:
记录总时长 = 43690 × 60 = 2621400秒 ≈ 30天
在使用PDRLAB软件设置记录仪时,软件直观地给出了记录总时长。
1.3.2.型号代码
PD 1x- 2x 3x - 4x
PD 1x : 基本型号代码
(参见1.4)
2x : 外接测量信号
R:Pt100热电阻
V: DC电压
A: DC电流(0~20mA)
T: K型热电阻
I: 光照度
C: 二氧化碳浓度
3x : 外接信号数
1: 1路
2: 2路
4: 4路
4x : 通讯方式
无:USB
G: USB+GMS短信
C: RS485
Z: 无线通讯
PDE记录仪最多可配置4个通道,除标准型号系列外,也可接受用户定制。可定制为前面列出的模拟类参量的任意组合;也可按用户要求配置模拟类通道的量程。
PD系列记录仪提供3种可选的通讯方式:USB、RS485、无线通讯,其中后2者可用于构成多机分布式系统。USB方式仅支持与计算机的单机连接。
3种通讯方式均兼容MODBUS协议。采用MODBUS协议的其它厂家仪器设备,可以与记录仪联机,实时读取测量值。
采用USB电缆与计算机连接。计算机需安装随机附带的USB通讯驱动程序,不能同时连接多台记录仪。数据传输速度是所有通讯方式中最快的。
USB通讯方式的记录仪,可以附加GSM短信功能。GSM短信功能支持:
1.用户短信查询当前值
2.定时发送时实时值
3.报警时发送短信
4.用户短信设置报警限值、启停定时发送等设置功能
采用RS485,总线电缆长度可达1000米,总线上最多可连接128台记录仪。
总线电缆应使用特征阻抗为120Ω的屏蔽双绞线连接,总线双侧末端应接匹配电阻(120Ω)。
在计算机侧,一般没有RS485端口,常见的情况是选用RS232/485转换器。当RS485总线电缆较长时,采用窃电技术的转换器可能会通讯不良,应避免使用。
PDR12软件可与多台记录仪构成分布式系统。除了单机版(USB)的所有功能外,还支持全部记录仪实时值的同步显示、记录,形成系统统一的趋势图。
采用无线通讯方式,最大通讯距离为1000米(可视距离),当有建筑物墙体等阻隔时,通讯信号会衰减,导致通讯距离下降。
选用无线通讯的记录仪,应同时选用我公司提供的USB无线通讯模块,安装于计算机侧使用。
采用无线通讯的记录仪同样可与PDR12软件构成分布式系统,功能与RS485系统是一致的。
部分型号的PD系列记录仪采用工业级液晶显示屏。如果选用的是不带LCD的型号,可跳过此章。
LCD可工作于-20~50℃的温度环境,显示屏图示如下:
在记录仪处于记录状态时,将会显示。如果没有出现
,说明记录仪当前没有在记录数据。
分3段表示当前电池电量。当电池耗尽,记录仪处于低电状态,停止采集、记录,LCD上仅在闪动,需尽快更换电池。
显示当前时间。
当前显示参量的通道号。
显示记录仪当前的参量的数值(根据选择,可能是实时值或最大、最小值)。
显示本次记录任务启动以来,记录仪所记录到的最大值、最小值。需要注意的是,如果记录模式是“循环覆盖”,记录数据的前端被覆盖时,不影响已保存的最大值、最小值。即,此处显示的最大值,可能大于记录数据中的最大值,而最小值可能小于记录数据中的最小值。
当前显示参量的单位
|
| ||||
温度 | 相对湿度 | 大气压力 | 光照度 | 电压 | 电流 |
AV | |||||
太阳总辐射 | 二氧化碳浓度 |
表示当前记录间隔。s表示秒,m表示分。
分10段表示当前已记录的数据量,表示已录满。
共有四个按键:
记录间隔:更改记录点间隔,从5秒到60分钟。此按键可通过软件禁用;当记录仪设置为定时自动启停模式时,此按键被禁用。
切换/循显:切换显示参量;长按此键5秒,则显示模式在”循环显示”、”固定参量”间切换。
记录/停止 :长按此键5秒,启动(或停止)记录。定时自动启停记录时此键被禁用。
最大/最小 :显示已记录的数据中,参量的最大值、最小值。
在报警状态下,按任意键则停止声光报警。
报警LED及蜂鸣器:在越上限与越下限状态,记录仪发出每秒1次的声光报警信号。在越上上限与越下下限状态,记录仪发出每秒2次的声光报警信号。
“记录/停止”按键 :长按此键5秒,启动(或停止)记录。定时自动启停记录时此键被禁用。在报警状态下,按此键一次则停止声光报警。
状态指示LED:
1.绿色快速闪动5秒:记录开始(按键长按5秒后)
2.红色快速闪动5秒:记录停止(按键长按5秒后)
3.绿色每5秒快速闪动一次:记录进行中
4.红色每5秒快速闪动一次;记录停止,记录仪待机
5.红色0.5Hz连续(亮1秒、暗1秒):上限或下限报警,此时记录仪发出同步蜂鸣音
6.红色1Hz连续(亮0.5秒、暗0.5秒):上上限或下下限报警,此时记录仪发出同步蜂鸣音
7.连续5秒内,无任何LED指示,则表明电池低电
记录仪有2种可选的工作模式:按键启停模式、定时自动启停模式
用户可使用软件设置记录仪的工作模式、记录间隔等。
5.1.按键启停模式
记录的启动、停止由用户通过REC/STOP键控制。
在这种工作模式下,还有“录满停止”、“循环覆盖”两个选项。
u 录满停止:当记录数据填满全部存储区时,记录停止。
u 循环覆盖:当记录数据填满全部存储区时,新记录点覆盖最旧的数据,记录持续进行。
5.2.定时自动启停模式
由用户指定一个未来的时刻作为启动时间。记录仪处于等待状态,直至启动时刻到,开始记录。
在这种工作模式下,还有“直至录满”、“录制时长”两个选项。
u 直至录满:当记录数据填满全部存储区时,记录停止。
u 录制时长:用户设定一个记录时间长度,当记录完这个时间后,记录停止。
记录仪启动记录,都是从整分钟开始的,即使用户选择了低于1分钟的记录间隔(例如15秒)。
例如用户设定了定时自动启停模式,记录间隔5s,并设定记录于11:20:35启动,而记录实际启动于11:21:00;
或者用户设定了按键启停模式,记录间隔5min,并于11:20:35按REC/STOP键启动记录,而记录实际启动于11:25:00。
任何时刻,记录仪总是处于以下4种状态之一:
等 待:用户设定记录任务开始于未来的某个时刻,而记录仪内部时钟尚未到达设定的时刻;或选择按键启停模式时,还未通过按键启动记录。
记录中:已经到达用户设定的启动时刻或按下启停键,记录仪开始记录。
已完成:如果用户设定了定时启停模式,并设定了一段记录时间,则在到达记录时间后,记录仪停止记录,等待用户上传数据,或开始新的记录任务。此时记录仪处于“已完成”状态。
已录满:如果用户设定了定时启停模式,并选择了“直至录满”;或者设定了按键启停模式,并选择了“录满停止”,则在记录点填满全部存储区后,记录仪停止记录,等待用户上传数据,或开始新的记录任务。此时记录仪一直处于“已录满”状态。
记录仪的状态转换图请参见4.1及4.2。
如果某个参量设置了报警限值,则当实时值超过限值时,记录仪将触发声光报警。限值包括:上上限、上限、下限、下下限。为避免实时值在限值上下波动,导致的报警频繁启停,用户可设置滞回值。如果实时值超越了某个限值,记录仪将触发报警,当实时值回归到了限值,报警并不解除,直到实时值继续回归了一个滞回值后,报警才解除。
在越上限与越下限状态,记录仪发出每秒1次的声光报警信号。在越上上限与越下下限状态,记录仪发出每秒2次的声光报警信号。报警触发后,声光报警的持续时间可由用户设定。
声光报警信号在以下条件下停止:
1、实时值回归限值以内(含滞回值),报警状态解除
2、声光报警达到了用户设定的“报警持续”时间
3、用户按记录仪任意键
对于后两种情况,虽然声光报警停止了,但实时值仍然处于越限状态。
报警相关的限值、滞回值、报警延时的设置,请参见”6.3设置通道属性”
注意:如果记录仪设置了“电池供电时自动延时关闭LCD”(参见6.3设置屏幕显示、按键),则当屏幕显示关闭后,记录仪仅在记录数据时,判断实时值是否越限。如果此时记录仪未启动记录,则报警功能也关闭了。
使用AC适配器供电时,无论是否设置,屏幕都持续显示,不会关闭。
用户可以根据被测参量的特性,及记录任务的要求,选择记录间隔。软件预先从5秒~1小时的范围内,确定一系列间隔时间,供用户选择。
由于记录仪的内部存储器是固定的(512K字节),选择越长的记录间隔,记录总时长将越长。记录间隔与记录总时长,在软件的设置对话框里,给出了直观的关系。
记录仪采用低功耗设计。在实际使用中,电池寿命受多种因素的影响,例如电池自身容量、记录点间隔等等,与PC机通讯时,功耗较大,所以频繁或持续联机会降低电池使用时间。推荐使用单节容量大于2000mAh的电池。典型电池寿命为6个月。
当记录仪LCD显示低电指示(闪动)时,则表示电池已耗尽,记录仪已停止工作,需要更换电池。
如果记录仪处于“记录中”状态,而用户更换电池,则可能丢失更换期间的数据。如果记录间隔小于1分钟,则可能会丢失1-2分钟的数据。如果记录间隔大于等于1分钟,则可能会丢失1点数据,也可能不丢失。丢失数据,会在曲线形成间断,而不会影响数据点时间的准确。
同一RS485总线上或同一无线通讯网络内的多台记录仪,应拥有不相同的地址值。地址值范围001~255。
记录仪三种通讯方式的参数如下:
USB:波特率460800,8数据位,1停止位,无校验位
RS485:波特率9600,8数据位,1停止位,无校验位
无线:波特率115200,8数据位,1停止位,无校验位
MODBUS通讯遵照主/从方式。数据可以在一个主站和128个子站(记录仪)之间传递。
u 主站初始化和控制在通讯回路上传递的所有信息。
u 任何一次通讯都不能从子站开始。
u 所有通讯都以“信息帧”方式传递。
u 如果主站或子站接收到含有未知命令的信息帧,则不做响应。
当通讯命令发送至子站时(下行),符合相应的地址码的子站接收通讯命令,读取信息,如果没有出错,则执行相应的任务;然后把执行结果返送给发送者(上行)。
下行帧格式:
ADDR | CS | DATA | CRC | ||
初始延时 | 地址码 | 功能码 | 数据区 | 错误校验 | 结束延时 |
(注*) | 1字节 | 1字节 | N字节 | 2字节(CRC) | (注*) |
上行帧格式:
ADDR | CS | LEN | DATA | CRC | ||
初始延时 | 地址码 | 功能码 | 数据区字节数 | 数据区 | 错误校验 | 结束延时 |
(注*) | 1字节 | 1字节 | 1字节 | N字节 | 2字(CRC) | (注*) |
注* :延时时间,按设定波特率,至少等于传输4个字节的时间
地址码(ADDR):
主站发送的信息帧,地址码表明目的子站;子站发送的信息帧,地址码表明发送者的地址。
功能码(CS):
主站发送的信息帧,功能码告诉子站执行什么动作;子站响应的信息帧,功能码与主站发送来的功能码一样,并表明子站已响应主站进行操作。如果子站发送的功能码的最高位是1,则表明子站没有响应或出错。
PD系列记录仪功能码:
功能码 | 定 义 | 操 作 |
03H | 读寄存器 | 读取一个或多个寄存器的数据 |
数据区字节数(LEN):
仅上行帧包含此段。
数据区(DATA):
由主站发送的读命令(03H)信息帧的数据区,包含需要回送的数据的信息,包括寄存器的起始地址及读取长度(寄存器个数);子站应答信息帧的数据区给出了寄存器的内容。
错误校验码(CRC):
主站或子站可用校验码进行判别接收信息是否出错。错误校验码采用冗余循环校验码(CRC)。校验码包含2个字节,即16位二进制。CRC码由发送端计算,放置于发送信息的尾部。接收端的设备再重新计算接收到信息的CRC码,比较计算得到的CRC码是否与接收到的相符,如果二者不相符,则表明出错。
CRC码的计算步骤为:
1.置16位寄存器为十六进制FFFF(即全为1)。称此寄存器为CRC寄存器。
2.把一个8位数据与16位CRC寄存器的低位相异或,把结果放于CRC寄存器。
3.把寄存器的内容右移一位(朝低位),用0填补最高位,检查最低位(移出位)。
4.如果最低位为0:重复第3步(再次移位)。
如果最低位为1:CRC寄存器与多项式A001(1010 0000 0000 0001)进行异或。
5.重复步骤3和4,直到右移8次,这样整个8位数据全部进行了处理。
6.重复步骤2到步骤5,进行下一个8位的处理。
7.最后得到的CRC寄存器即为CRC码,低字节在前,高字节在后。
接收到的信息如有CRC错误,则将被记录仪忽略。
当记录仪检测到了CRC码出错以外的错误时,将向主站回送信息帧。子站返送给主站的功能码,是将错误信息帧的功能码逻辑或80H。以下的这些代码表明有意外的错误发生。
错误报告信息帧格式
地址码: | 1字节 |
功能码: | 1字节(逻辑或80H) |
数据区字节数: | 1字节 |
数据区(错误码): | 1字节 |
CRC码: | 2字节 |
记录仪定义的错误码
01 | 接收到的功能码记录仪不支持。 |
02 | 指定的数据位置超出记录仪定义的地址范围 |
03 | 接收到主站发送的数据值超出相应地址的数据范围 |
记录仪的模拟量寄存器以2字节为基本单位。
例如:子站地址为01,起始地址0002的3个寄存器的数据为:
地 址 | 数据(16进制) |
0002 | 1388 |
0004 | B6C9 |
0006 | 209B |
主站发送:
字节数 | 数据 | 含义 | |
子站地址 | 1 | 01 | 发送至子站01 |
功能码 | 1 | 03 | 读取寄存器 |
起始地址 | 2 | 00 | 起始地址为0002 |
02 | |||
读取个数 | 2 | 00 | 读取3个寄存器 |
03 | |||
CRC码 | 2 | **(Lo) | 由主站计算得到的CRC码 |
**(Hi) |
子站响应:
字节数 | 含义 | ||
子站地址 | 1 | 01 | 本帧由子站01发送 |
功能码 | 1 | 03 | 上传寄存器数据 |
数据区字节数 | 1 | 06 | 6字节(3个寄存器) |
寄存器数据1 | 2 | 13 | 地址为0002内的内容 |
88 | |||
寄存器数据2 | 2 | B6 | 地址为0004内的内容 |
C9 | |||
寄存器数据3 | 2 | 20 | 地址为0006内的内容 |
9B | |||
CRC码 | 2 | **(Lo) | 由子站计算得到的CRC码 |
**(Hi) |
从记录仪输出的模拟量数据(Rx),都被规范成2个字节。
项目 | 公式 | 取值范围 | 符号 |
温度 (℃) | T = Rx×0.1 | -32768~32768 | 有 |
相对湿度(%RH ) | RH = Rx | 0~100 | 无 |
大气压力( hPa ) | P = Rx×0.1 | 0~65535 | 无 |
光照度(lux) | lux = Rx×10 | 0~65535 | 无 |
土壤含水率(%) | S = Rx | 0~100 | 无 |
直流电压(V) | V = Rx×0.01 | 0~65535 | 无 |
直流电流(mA) | mA = Rx×0.01 | 0~65535 | 无 |
太阳总辐射 | W/m = Rx×150 | 0~65535 | 无 |
二氧化碳浓度 | ppm = Rx×1.51515 | 0~65535 | 无 |
注意:
读取的数据(03H),是以“Big Endianness”形式存储的,Windows平台的应用程序获得这些数据时,应转换为Little Endianness后再使用。
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