基于rs485通訊的智能儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p><b>　　（20_ _屆）</b></p><p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　基于RS485通訊的智能儀表數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí)

2、 電氣工程及其自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b>

3、</p><p>　　在測(cè)試控制系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)作為一個(gè)主要的組成部分，為測(cè)試管理與控制實(shí)時(shí)提供數(shù)據(jù)，為實(shí)驗(yàn)人員進(jìn)行產(chǎn)品性能分析提供重要依據(jù)。PLC控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)目前在工業(yè)自動(dòng)糊控制領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛。PLC與其他微型計(jì)算機(jī)相比，更適于在惡劣的工業(yè)環(huán)境中運(yùn)行，且數(shù)據(jù)處理功能大大增強(qiáng)，編程指令具有模塊化功能，能夠解決就地編程、監(jiān)控、通訊等問(wèn)題。</p><p>　　本文主要介紹串口通訊的

4、原理，通過(guò)分析溫控表的通訊協(xié)議以及相關(guān)操作，用串口調(diào)試軟件測(cè)試了部分指令，這樣可以確保指令的正確性以及確定溫控表是否能正常通訊。接著用永宏P(guān)LC的編程軟件WinProLadder編寫(xiě)了這個(gè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)程序的梯形圖，并對(duì)關(guān)鍵程序進(jìn)行了解釋說(shuō)明。最后，用組態(tài)軟件對(duì)該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，做出了主畫(huà)面以及其溫度曲線和報(bào)表系統(tǒng)。</p><p>　　關(guān)鍵詞：RS-485串口通訊，智能溫控表，通訊協(xié)議，PLC,組態(tài)軟件&l

5、t;/p><p>　　Based on RS485 communication intelligent instrument data acquisition system design</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In the test control system, data acquisition

6、 system as one of the main part for testing management and control, real-time provide data and experimental personnel to provide important basis for product performance analysis. PLC control data acquisition systems curr

7、ently in industrial automatic pasting control the most widely used in the field. Compared with other microcomputer PLC, the more suitable for in bad industrial environments, and data processing functions have been enhanc

8、ed, featuring mo</p><p>　　This paper mainly introduces the principle of serial communication, through the analysis of the temperature control meter communication protocol and relevant operation, use the seri

9、al port debug software testing part, can ensure so instructions commands the correctness of temperature control instrument and determine whether can normal communication. Then use yonghong PLC programming software WinPro

10、Ladder write the data acquisition system programming ladder diagram, and procedure of part explanat</p><p>　　Keywords: RS-485 Serial Communication,Intelligent Temperature Control Meter, Communication Protoco

11、l, PLC, Configuration Software</p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>　　1.1 課題的來(lái)源1</p><p>　　1

12、.2 課題的意義1</p><p>　　第二章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　2.1 RS-485、智能儀表及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　2.1.1 RS-485的研究現(xiàn)狀2</p><p>　　2.1.2 智能儀表的研究現(xiàn)狀2</p><p>　　2.1.3 數(shù)據(jù)采集

13、系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀4</p><p>　　2.2 課題研究的主要內(nèi)容4</p><p>　　第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的的總體設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)6</p><p>　　3.2 該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布線應(yīng)注意的問(wèn)題7</p><p>　　第四章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)8</p

14、><p>　　4.1 智能儀表的相關(guān)操作以及參數(shù)的設(shè)定8</p><p>　　4.2 串口通訊11</p><p>　　4.3 PLC的編程16</p><p>　　4.3.1 PLC的聯(lián)機(jī)17</p><p>　　4.3.2 實(shí)際溫度的讀取18</p><p>　　4.3.3 溫度異常的

15、報(bào)警21</p><p>　　4.3.4 設(shè)置設(shè)定溫度22</p><p>　　4.3.5 計(jì)算指令的校驗(yàn)碼23</p><p>　　4.4組態(tài)軟件24</p><p><b>　　第五章 總結(jié)27</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)28</b><

16、/p><p>　　致謝錯(cuò)誤!未定義書(shū)簽。</p><p><b>　　附錄30</b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1 課題的來(lái)源</b></p><p>　　智能儀表是隨著80年代初單片機(jī)技術(shù)的成

17、熟而發(fā)展起來(lái)的，現(xiàn)在世界儀表市場(chǎng)基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業(yè)信息化的需要，企業(yè)在儀表選型時(shí)其中的一個(gè)必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。最初是數(shù)據(jù)模擬信號(hào)輸出簡(jiǎn)單過(guò)程量，后來(lái)儀表接口是RS-232接口，這種接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，但這種方式不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。隨后出現(xiàn)的RS-485解決了這個(gè)問(wèn)題。</p><p>　　20世紀(jì)90年代至今，在國(guó)際上技術(shù)先進(jìn)的國(guó)家，數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)在軍事、航空電子設(shè)備及宇

18、航技術(shù)、工業(yè)等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用[11]。數(shù)據(jù)采集技術(shù)已經(jīng)成為一種專(zhuān)門(mén)的技術(shù)，在工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。該階段數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用更先進(jìn)的模塊式結(jié)構(gòu)，根據(jù)不同的應(yīng)用要求，通過(guò)簡(jiǎn)單的增加和更改模塊，并結(jié)合系統(tǒng)編程，就可擴(kuò)展或修改系統(tǒng)，迅速地組成一個(gè)新的系統(tǒng)。 </p><p><b>　　1.2 課題的意義</b></p><p>　　RS-485串行通訊總線標(biāo)準(zhǔn)及接口技術(shù)已

19、廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、儀器、儀表、多媒體網(wǎng)絡(luò)、機(jī)電一體化產(chǎn)品等諸多領(lǐng)域。在數(shù)據(jù)通信、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)以及工業(yè)上的分布式控制系統(tǒng)中,經(jīng)常需要采用串行通信來(lái)達(dá)到遠(yuǎn)程信息交換的目的。由于RS2485 具有性能優(yōu)異、組網(wǎng)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),它在集中控制系統(tǒng)、分布式控制系統(tǒng)中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,特別是在要求遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膽?yīng)用中。</p><p>　　PLC控制數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)目前在工業(yè)自動(dòng)糊控制領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛。PLC與其他微型計(jì)算機(jī)相比，更適于在

20、惡劣的工業(yè)環(huán)境中運(yùn)行，且數(shù)據(jù)處理功能大大增強(qiáng)，編程指令具有模塊化功能，能夠解決就地編程、監(jiān)控、通訊等問(wèn)題。</p><p>　　第二章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　2.1 RS-485、智能儀表及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　2.1.1 RS-485的研究現(xiàn)狀</p><p>　　RS-485是串行數(shù)據(jù)接

21、口的標(biāo)準(zhǔn)，是為彌補(bǔ)RS-232通信距離短、速率低等缺點(diǎn)而產(chǎn)生的，是在RS-422基礎(chǔ)上制定的標(biāo)準(zhǔn)，增加了多點(diǎn)、雙向通信能力，即允許多個(gè)發(fā)送器連接到同一條總線上，同時(shí)增加了發(fā)送器的驅(qū)動(dòng)能力和沖突保護(hù)特性。RS-485標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了平衡發(fā)送器和接收器的電特性，而沒(méi)有規(guī)定接插件、傳輸電纜和應(yīng)用層通信協(xié)議。它與RS-232不同，數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式，也稱作平衡傳輸，它使用一對(duì)雙絞線，將其中一線定義為A，另一線定義為B，A、B之間的正電平在+2

22、～+6 V，表示邏輯狀態(tài)“l(fā)”；負(fù)電平在-2～-6 V，表示邏輯狀態(tài)“0”[14]。</p><p>　　RS-485標(biāo)準(zhǔn)[1]的最大傳輸距離約為1200m，最大傳輸速率為10 Mbps。通常，RS-485網(wǎng)絡(luò)采用平衡雙絞線作為傳輸介質(zhì)。平衡雙絞線的長(zhǎng)度與傳輸速率成反比，只有在20 kbps速率以下，才可能使用規(guī)定最長(zhǎng)的電纜長(zhǎng)度。只有在很短的距離下才能獲得最高速率傳輸。一般來(lái)說(shuō)，100 m長(zhǎng)雙絞線最大傳輸速率僅為

23、1 Mbps。如果采用光電隔離方式，則通信速率一般還會(huì)受到光電隔離器件響應(yīng)速度的限制。在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS-485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。 RS-485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。RS485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方

24、便，可以省掉許多信號(hào)線。應(yīng)用RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器。</p><p>　　2.1.2 智能儀表的研究現(xiàn)狀</p><p>　　微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，引起了儀表結(jié)構(gòu)的根本性變革，以微型計(jì)算機(jī)為主體，將計(jì)算機(jī)技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)有機(jī)結(jié)合，組成新一代“智能化儀表”，在測(cè)量過(guò)程自動(dòng)化、測(cè)量數(shù)據(jù)處理及功能多樣化方面與傳統(tǒng)儀表的常規(guī)測(cè)量電路

25、相比較，取得了巨大進(jìn)展。隨著微電子技術(shù)的不斷發(fā)展，集成了CPU、存儲(chǔ)器、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、并行和串行接口、看門(mén)狗、前置放大器甚至A/D、D/A轉(zhuǎn)換器等電路在一塊芯片上的超大規(guī)模集成電路芯片(即單片機(jī))出現(xiàn)了。以單片機(jī)為主體，將計(jì)算機(jī)技術(shù)與測(cè)量控制技術(shù)結(jié)合在一起，又組成了所謂的“智能化測(cè)量控制系統(tǒng)”，也就是智能儀器[2]。</p><p>　　智能儀器與微處理器相結(jié)合，取代了許多笨重的硬件，內(nèi)部結(jié)構(gòu)和前面板大為改觀，

26、節(jié)省了許多開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)旋鈕。智能儀器不再是簡(jiǎn)單的硬件實(shí)體，而是硬件與軟件的結(jié)合，微處理器通過(guò)鍵盤(pán)或遙控接口接受命令和信號(hào)，并用來(lái)控制儀器的運(yùn)行，執(zhí)行常規(guī)測(cè)量，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和處理，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字顯示和傳送，軟件在儀器智能化高低水平方面起著重要作用，這些都是傳統(tǒng)的模擬方法很難做到的。智能儀器通常具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：</p><p>　　1、開(kāi)發(fā)性強(qiáng)，可靠性高</p><p>　　在不增加硬

27、件設(shè)備的情況下，以軟件代替硬件，通過(guò)開(kāi)發(fā)不同的應(yīng)用軟件使檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同的功能，使得智能儀器儀表的研制開(kāi)發(fā)費(fèi)用低、周期短。由于“硬件軟化"，簡(jiǎn)化了硬件電路，減少了元器件，也就減少了故障發(fā)生率，提高了儀器儀表的可靠性。</p><p><b>　　2、性能好，精度高</b></p><p>　　利用微處理器的運(yùn)算和邏輯判斷功能，按照一定的算法可以消除由于漂移、

28、增益變化、干擾等因素引起的誤差，提高儀器的測(cè)量精度。同時(shí)還有利于傳感器的非線性校正和動(dòng)態(tài)特性補(bǔ)償，改善了儀器的性能。</p><p>　　3、具有數(shù)據(jù)處理功能</p><p>　　數(shù)據(jù)處理功能是智能儀器的主要優(yōu)點(diǎn)之一。智能儀器由于采用了單片機(jī)或微控制器，使得許多原來(lái)用硬件邏輯難以解決或者根本無(wú)法解決的問(wèn)題，現(xiàn)在可以用軟件非常靈活得加以解決。例如，傳統(tǒng)的數(shù)字萬(wàn)用表只能測(cè)量電阻，交直流電壓、電

29、流等，而智能型的數(shù)字萬(wàn)用表不僅可以進(jìn)行上述測(cè)量，而且還具有對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行諸如零點(diǎn)平移、取平均值、求極值、統(tǒng)計(jì)分析等復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理功能，使用戶從繁重的數(shù)據(jù)處理中解放出來(lái)。</p><p><b>　　4、智能化</b></p><p>　　智能儀器儀表不僅可以對(duì)被測(cè)信號(hào)進(jìn)行測(cè)量、存儲(chǔ)和運(yùn)算，還具有自校準(zhǔn)、自動(dòng)調(diào)零、量程自動(dòng)轉(zhuǎn)換、故障自診斷等功能，大大地改善了儀器的自動(dòng)化

30、水平。與些儀器采用了專(zhuān)家系統(tǒng)技術(shù)，可根據(jù)控制指令和外部信息自動(dòng)地改變工作狀態(tài)，并進(jìn)行復(fù)雜的計(jì)算、推理。</p><p>　　5、具有友好的人機(jī)對(duì)話能力</p><p>　　操作人員可通過(guò)鍵盤(pán)輸入命令，控制儀器完成某種測(cè)量和處理功能。儀器還可以通過(guò)顯示器顯示儀器的運(yùn)行狀況、工作狀態(tài)以及對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)的處理結(jié)果，使儀器的操作更加方便直觀。</p><p>　　6、具有可程控

31、操作的能力</p><p>　　目前的智能儀器儀表都配有RS-232C、RS-485、USB等通信接口，可以很方便地與計(jì)算機(jī)聯(lián)系，接收計(jì)算機(jī)的命令，使其具有可程控操作的功能。與計(jì)算機(jī)或其他儀器構(gòu)成的集散控制系統(tǒng)可以完成更復(fù)雜的測(cè)試任務(wù)。</p><p>　　溫控儀是調(diào)控一體化智能溫度控制儀表，它采用了全數(shù)字化集成設(shè)計(jì)，具有溫度曲線可編程或定點(diǎn)恒溫控制、多重PID調(diào)節(jié)、輸出功率限幅曲線編程、

32、手動(dòng)/自動(dòng)切換、軟啟動(dòng)、報(bào)警開(kāi)關(guān)量輸出、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢、與計(jì)算機(jī)通訊等功能，將數(shù)顯溫度儀表和ZK晶閘管電壓調(diào)整器合二為一，集溫度測(cè)量、調(diào)節(jié)、驅(qū)動(dòng)于一體，儀表直接輸出晶閘管觸發(fā)信號(hào)，可驅(qū)動(dòng)各類(lèi)晶閘管負(fù)載。</p><p>　　2.1.3 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀</p><p>　　將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)、并進(jìn)行存儲(chǔ)和計(jì)算機(jī)處理顯示的過(guò)程稱為數(shù)據(jù)采集，而相應(yīng)的系統(tǒng)則為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集技術(shù)

33、是信息科學(xué)的一個(gè)重要分支，它研究信息數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)、處理及控制等工作，它與傳感器技術(shù)、信號(hào)處理技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)一起構(gòu)成了現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)。</p><p>　　由于數(shù)據(jù)采集技[3]術(shù)可以使許多抽象的模擬量數(shù)字化，進(jìn)而給出其量值，或通過(guò)信號(hào)處理對(duì)該模擬量進(jìn)行分析。與模擬系統(tǒng)相比，數(shù)字系統(tǒng)具有精度高、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，因而，數(shù)據(jù)采集技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，如溫度、壓力、位置、流量等模擬量，可以通過(guò)不同類(lèi)型的傳感器將其

34、轉(zhuǎn)換為電信號(hào)模擬量(如電壓、電流或電脈沖等)，再通過(guò)適當(dāng)?shù)男盘?hào)調(diào)理將信號(hào)送給模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，使其轉(zhuǎn)換為可以進(jìn)一步處理的數(shù)字信號(hào)送給數(shù)字信號(hào)處理器或微處理機(jī)。反之，數(shù)字信號(hào)處理或微處理機(jī)可通過(guò)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器將其產(chǎn)生的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，再通過(guò)信號(hào)調(diào)理進(jìn)行輸出。</p><p>　　隨著微電子學(xué)的進(jìn)步以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用的日益廣泛，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)取得了巨大的進(jìn)展，主要得益于硬件集成電路的不斷發(fā)展。工業(yè)計(jì)算機(jī)、單片機(jī)和大規(guī)

35、模集成電路的組合，加上用軟件管理，使數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的成本降低，體積減小，功能成倍增加。同時(shí)由于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和數(shù)據(jù)采集技術(shù)的廣泛應(yīng)用，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的許多技術(shù)指標(biāo)，如采樣率、分辨率、存儲(chǔ)深度、數(shù)字信號(hào)處理速度、抗干擾能力等方面提出了越來(lái)越高的要求。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集是整個(gè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)工業(yè)行業(yè)自動(dòng)化的最前端，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的測(cè)試精度、數(shù)據(jù)處理速度以及實(shí)現(xiàn)這些功能的成本是幾個(gè)重要因素，數(shù)據(jù)采集器也正朝著高精度，高

36、速度，低成本，小型化的智能化方向發(fā)展。高速、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用。用戶的需求促進(jìn)了技術(shù)的發(fā)展和新產(chǎn)品大量的出現(xiàn)，對(duì)高速數(shù)據(jù)采集儀器的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)目前實(shí)際可以實(shí)現(xiàn)的程度。</p><p>　　2.2 課題研究的主要內(nèi)容</p><p>　　本文研究的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要是采集溫控表的溫度，綜合利用各種通信接口，實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、處理及存儲(chǔ)，并將采集的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給

37、管理系統(tǒng)。這就需要了解溫控表的通訊協(xié)議，以及會(huì)用相關(guān)串口調(diào)試軟件對(duì)指令進(jìn)行檢測(cè)，然后通過(guò)PLC的編程軟件對(duì)該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)編程，最后用組態(tài)軟件繪制該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的組態(tài)界面。</p><p>　　在完成上述步驟的前提下，要做到以下幾點(diǎn)要求：實(shí)時(shí)性、可靠性、可配置性。</p><p>　　實(shí)時(shí)性即在采樣周期規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，實(shí)現(xiàn)工控機(jī)、PLC、智能儀表之間的正常通訊，并將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地返回到工控機(jī)。&l

38、t;/p><p>　　可靠性就是要保證數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的穩(wěn)定，在硬件方面，要保障通訊接口，通訊總線的正常以及工控機(jī)、PLC、智能儀表之間的連接正常；軟件方面，要有可靠的通訊實(shí)現(xiàn)代碼，使智能儀表與工控機(jī)正常通訊。</p><p>　　可配置性，在該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，我們采用配置文件與配置界面相結(jié)合的方式，對(duì)智能儀表及通信接口的選擇和相關(guān)參數(shù)設(shè)置等進(jìn)行初始化配置，減少對(duì)軟件代碼的改動(dòng)，提高軟件開(kāi)發(fā)

39、效率。</p><p>　　第三章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)據(jù)采集是指將模擬量（模擬信號(hào)）采集、轉(zhuǎn)換成數(shù)字量（數(shù)字信號(hào)）后，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、顯示或輸出的過(guò)程。用于數(shù)據(jù)采集的成套設(shè)備稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[8]。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集[18]是計(jì)算機(jī)與外部世

40、界聯(lián)系的橋梁，是獲取信息的重要途徑。數(shù)據(jù)采集技術(shù)是信息科學(xué)的重要組成部分，已廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的各個(gè)領(lǐng)域，并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與普及，數(shù)據(jù)采集技術(shù)將有廣闊的發(fā)展前景。</p><p>　　任何一個(gè)系統(tǒng)，其整體設(shè)計(jì)的合理與否，從用戶的角度上來(lái)說(shuō)，關(guān)系著操作的方便程度，系統(tǒng)性能的優(yōu)劣等；從軟件開(kāi)發(fā)人員的角度來(lái)講，合理化的整體設(shè)計(jì)有助于軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)和編程的實(shí)現(xiàn)，優(yōu)化系統(tǒng)硬件資源配置[

41、10]。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括硬件和軟件兩大部分。硬件部分如下圖：</p><p>　　圖 3-1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)硬件部分</p><p>　　如上圖，我要實(shí)現(xiàn)的是編寫(xiě)PLC的程序，通過(guò)RS-485并線來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀表1、儀表2、…...、儀表8這8個(gè)溫控表的數(shù)據(jù)采集以及進(jìn)行相關(guān)的溫度控制。然后用組態(tài)軟件“組態(tài)王”對(duì)該系統(tǒng)組態(tài)畫(huà)面，用于更直觀的控

42、制這8個(gè)溫控表。由于我采用的永宏P(guān)LC（FBS-32MA）支持RS-232通訊端口，連接PLC和工控機(jī)用一根RS-232連接線即可。</p><p>　　3.2 該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)布線應(yīng)注意的問(wèn)題</p><p>　　RS-485有幾種常見(jiàn)的通訊故障：</p><p>　?。?）、通訊不上，無(wú)反應(yīng)。</p><p>　　（2）、可以上傳數(shù)據(jù)，

43、但不可以下載數(shù)據(jù)。</p><p>　?。?）、通訊時(shí)，系統(tǒng)提示受到干擾。或者不通訊時(shí)，通訊指示燈也不停地閃爍。</p><p>　?。?）、有時(shí)能通訊上，有時(shí)通訊不上，有的指令可以通，有的指令不可以通。</p><p>　　因此在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)RS-485通訊布線的過(guò)程中需注意幾點(diǎn)[4]：</p><p>　　（1）、由于RS-485信號(hào)使用的是一

44、對(duì)非平衡差分信號(hào)，意味RS-485網(wǎng)絡(luò)中的每一個(gè)設(shè)備都必須通過(guò)一個(gè)信號(hào)回路連接到地，以減少數(shù)據(jù)線上的噪音，所以數(shù)據(jù)線最好由雙絞線組成，并且在外面加上屏蔽層作為地線，將RS-485網(wǎng)絡(luò)中RS-485設(shè)備連接起來(lái)，并且在一個(gè)點(diǎn)可靠接地。</p><p>　?。?）、在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)當(dāng)中，現(xiàn)場(chǎng)情況非常復(fù)雜，各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間存在很高的共模電壓，RS-485接口使用的是差分傳輸方式，有抗共模干擾能力，但是當(dāng)共模電壓大于+12V或者小

45、于-9V時(shí)，超過(guò)RS-485接收器的極限接收電壓[15]。接收器就無(wú)法工作，甚至可能會(huì)燒毀芯片和一起設(shè)備?？梢栽赗S-485總線中使用RS-485光隔離中繼器，將485信號(hào)及電源完全隔離，從而消除共模電壓的影響。</p><p>　?。?）、 RS-485總線隨著傳輸距離的延長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生回波反射信號(hào)，如果RS-485總線的傳輸距離如果超過(guò)100米，建議施工時(shí)在RS-485通訊的開(kāi)始端和結(jié)束端接上120歐姆的終端電阻

46、。</p><p>　　（4）、 RS-485總線中RS-485節(jié)點(diǎn)要盡量減少與主干之間的距離，一般建議RS-485總線采用手牽手的總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星型結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生反射信號(hào)，影響RS-485通信質(zhì)量。如果在施工過(guò)程中必須要求RS-485節(jié)點(diǎn)離RS-485總線主干的距離超過(guò)一定距離，使用485中繼器可以作出一個(gè)RS-485總線的分叉。如果施工過(guò)程中要求布線使用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可以使用RS-485集線器可以解決這個(gè)問(wèn)題[1

47、9][20]。</p><p>　?。?）、 RS-485信號(hào)線盡量不要和強(qiáng)電電源線一同走線，因?yàn)閺?qiáng)電具有強(qiáng)烈的電磁信號(hào)對(duì)弱電進(jìn)行干擾，從而導(dǎo)致RS-485信號(hào)不穩(wěn)定，導(dǎo)致通信不穩(wěn)定。</p><p>　　第四章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1 智能儀表的相關(guān)操作以及參數(shù)的設(shè)定</p><p>　　本畢業(yè)設(shè)計(jì)采用的智能儀表

48、是國(guó)龍TCW-32A系列的溫度控制儀，它有如下特點(diǎn)：</p><p>　　1、上海國(guó)龍儀器儀表廠1995年研制的TCW-32系列智能化溫控儀集微電腦與工業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)于一體，是傳統(tǒng)溫度控制儀的升級(jí)換代產(chǎn)品。</p><p>　　2、集數(shù)顯、測(cè)量、觸發(fā)于一體，能直接驅(qū)動(dòng)控制元件。</p><p>　　3、儀表以CPU為計(jì)算中心，參數(shù)設(shè)置和精度校準(zhǔn)采用微型鍵盤(pán)操作；具

49、有斷電記憶功能。</p><p>　　4、設(shè)定參數(shù)和控制參數(shù)采用密碼鎖定防止誤操作。</p><p>　　5、在線設(shè)定或修改參數(shù)，無(wú)須暫停運(yùn)行。</p><p>　　6、具有傳感器接反指示和超溫報(bào)警指示。</p><p>　　7、具有對(duì)三組觸發(fā)回路分別可調(diào)的功能。</p><p>　　8、可配接標(biāo)準(zhǔn)RS485或RS42

50、2等串行數(shù)據(jù)接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。</p><p>　　9、允許一組“開(kāi)關(guān)信號(hào)輸入”，用以控制儀表的輸出。</p><p>　　儀表通電后，PV窗口顯示當(dāng)前溫度，SV窗口顯示出廠設(shè)定溫度，如圖：</p><p>　　圖 4-1 溫控表通電初始狀態(tài)</p><p>　　點(diǎn)擊“SEL”鍵，進(jìn)入一級(jí)菜單，然后再儀表處于一級(jí)菜單時(shí)，長(zhǎng)按“SEL”鍵約1

51、0秒可進(jìn)入二級(jí)菜單，如圖：</p><p>　　圖 4-2 溫控表的二級(jí)菜單</p><p>　　上圖顯示的是手動(dòng)輸出（E）功能，然后依次點(diǎn)擊“SEL”鍵，功能依次為A相限幅（A）、B相限幅（b）、C相限幅（c）、調(diào)節(jié)范圍（P）、積分調(diào)節(jié)（I）、微分調(diào)節(jié)（d）、功率偏置（U）、調(diào)節(jié)周期（t）、環(huán)境溫度補(bǔ)償、密碼位（0）、密碼位（1）、密碼位（2）、密碼位（3）、學(xué)習(xí)功能（ddL）、密碼位（

52、4）、導(dǎo)通角上限（Hd）、導(dǎo)通角下限（Ld）、密碼位（5）、打印功能（Pd）、下限報(bào)警（bd）、電流限幅功能(Ad)。</p><p>　　再點(diǎn)擊一次“SEL”鍵，進(jìn)入通訊功能（td），如圖：</p><p>　　圖 4-3 通訊功能</p><p>　　通過(guò)“△”和“▽”鍵將td值改為90，td設(shè)為0時(shí)關(guān)閉通訊功能，td設(shè)為90時(shí)開(kāi)啟通訊功能。如圖：</p&

53、gt;<p>　　圖 4-4 通訊功能td設(shè)為90</p><p>　　接著設(shè)置自動(dòng)運(yùn)行功能（Ud）的參數(shù)，通過(guò)“△”和“▽”鍵將Ud值改為90。如圖：</p><p>　　圖 4-5 自動(dòng)運(yùn)行功能Ud設(shè)為90</p><p>　　Ud=90時(shí)，儀表保持?jǐn)嚯娗暗墓ぷ鳡顟B(tài)：</p><p>　　1、儀表處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)斷電，恢復(fù)供電

54、3秒后處于運(yùn)行狀態(tài)；</p><p>　　2、儀表處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)斷電?；謴?fù)供電后處于停止?fàn)顟B(tài)；</p><p>　　3、Ud=0時(shí)，不管斷電前處于何種狀態(tài)，恢復(fù)供電后軍處于停止?fàn)顟B(tài)。</p><p>　　接著設(shè)置通訊速率（bt）的參數(shù)，出廠設(shè)置為06，如圖：</p><p>　　圖4-6 通訊速率功能</p><p>

55、　　bt值與通訊速率對(duì)應(yīng)值如下：</p><p><b>　　表4-1</b></p><p>　　接著設(shè)置下位機(jī)號(hào)（b）的參數(shù)，通過(guò)“△”和“▽”鍵將下位機(jī)號(hào)b設(shè)為01，如圖</p><p>　　圖 4-7 下位機(jī)號(hào)b設(shè)為01</p><p><b>　　這里須注意的幾點(diǎn)：</b></p&g

56、t;<p>　　1、在通訊系統(tǒng)中，我們約定，將工控機(jī)稱為上位機(jī)，將溫控表稱為下位機(jī)，因此下位機(jī)號(hào)即儀表編號(hào)；</p><p>　　2、設(shè)置范圍為0-99；</p><p>　　3、工作時(shí)，在同一系統(tǒng)中下位機(jī)號(hào)必須唯一。</p><p><b>　　4.2 串口通訊</b></p><p>　　串行接口簡(jiǎn)稱串

57、口，也稱串行通信接口（通常指COM接口）。</p><p>　　串行接口Serial Interface是指數(shù)據(jù)一位位地順序傳送，其特點(diǎn)是通信線路簡(jiǎn)單，只要一對(duì)傳輸線就可以實(shí)現(xiàn)雙向通信，并可以利用電話線，從而大大降低了成本，特別適用于遠(yuǎn)距離通信，但傳送速度較慢。一條信息的各位數(shù)據(jù)被逐位按順序傳送的通訊方式稱為串行通訊。串行通訊的特點(diǎn)是：數(shù)據(jù)位傳送，傳按位順序進(jìn)行，最少只需一根傳輸線即可完成；成本低但送速度慢。串行

58、通訊的距離可以從幾米到幾千米；根據(jù)信息的傳送方向，串行通訊可以進(jìn)一步分為單工、半雙工和全雙工三種。</p><p>　　串行接口按電氣標(biāo)準(zhǔn)及協(xié)議來(lái)分包括RS-232、RS-422、RS-485等。RS-232、RS-422與RS-485標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接口的電氣特性做出規(guī)定，不涉及接插件、電纜或協(xié)議。</p><p>　　串口通信的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)（by

59、te）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。比如IEEE488定義并行通行狀態(tài)時(shí)，規(guī)定設(shè)備線總長(zhǎng)不得超過(guò)20米，并且任意兩個(gè)設(shè)備間的長(zhǎng)度不得超過(guò)2米；而對(duì)于串口而言，長(zhǎng)度可達(dá)1200米。通信使用3根線完成：（1）地線，（2）發(fā)送，（3）接收。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù)。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)。對(duì)

60、于兩個(gè)進(jìn)行通信的端口，這些參數(shù)必須匹配： </p><p>　　a，波特率：這是一個(gè)衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的bit的個(gè)數(shù)。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個(gè)bit。當(dāng)我們提到時(shí)鐘周期時(shí)，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要4800波特率，那么時(shí)鐘是4800Hz。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為4800Hz。通常電話線的波特率為14400，28800和36600。波特率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些值，但是波特率

61、和距離成反比。</p><p>　　b，數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實(shí)際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)信息包，實(shí)際的數(shù)據(jù)不會(huì)是8位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是5、7和8位。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息。比如，標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是0～127（7位）。擴(kuò)展的ASCII碼是0～255（8位）。如果數(shù)據(jù)使用簡(jiǎn)單的文本（標(biāo)準(zhǔn) ASCII碼），那么每個(gè)數(shù)據(jù)包使用7位數(shù)據(jù)。每個(gè)包是指一個(gè)字節(jié)，包括開(kāi)始/停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位。由于實(shí)際數(shù)據(jù)位取

62、決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語(yǔ)“包”指任何通信的情況。 </p><p>　　c，停止位：用于表示單個(gè)包的最后一位。典型的值為1，1.5和2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。 </p>&l

63、t;p>　　d，奇偶校驗(yàn)位：在串口通信中一種簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)方式。有四種檢錯(cuò)方式：偶、奇、高和低。當(dāng)然沒(méi)有校驗(yàn)位也是可以的。對(duì)于偶和奇校驗(yàn)的情況，串口會(huì)設(shè)置校驗(yàn)位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用一個(gè)值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個(gè)或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù)據(jù)是011，那么對(duì)于偶校驗(yàn)，校驗(yàn)位為0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個(gè)。如果是奇校驗(yàn)，校驗(yàn)位位1，這樣就有3個(gè)邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單置位邏輯高或者邏輯低校驗(yàn)。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一

64、個(gè)位的狀態(tài)，有機(jī)會(huì)判斷是否有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。</p><p>　　我采用的串口通訊軟件：</p><p>　　在進(jìn)行通訊前需要了解該智能儀表的通訊協(xié)議。</p><p>　　TCW-32A系列儀表可配置通訊接口實(shí)現(xiàn)對(duì)電路運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，接口電平符合RS-485標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)格式為1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)校驗(yàn)（偶驗(yàn)），一個(gè)停止

65、位。通訊速率為9600bit/s。一個(gè)通訊接口最多可接32臺(tái)儀表，通訊距離最長(zhǎng)可達(dá)1500m。</p><p><b>　　1、通訊指令</b></p><p>　　工作中，往往要求一個(gè)通訊接口上連有多臺(tái)儀表，為了區(qū)分方便，需將每臺(tái)儀表獨(dú)立編號(hào)，約定稱為下位機(jī)號(hào)。</p><p>　　本儀表通訊協(xié)議規(guī)定，地址指令為兩字節(jié)，數(shù)值范圍（16進(jìn)制）是

66、80H-BFH，兩字節(jié)必須相同，為下位機(jī)號(hào)+80H。例：下位機(jī)號(hào)Nb=11（16進(jìn)制數(shù)為0BH），0BH+80H，則該機(jī)地址指令為8BH 8BH</p><p>　　注：上位機(jī)主機(jī)一般采用IBM/PC兼容機(jī)，主機(jī)每向儀表發(fā)一個(gè)指令，儀表返回一個(gè)數(shù)據(jù)，上位機(jī)待儀表返回?cái)?shù)據(jù)后才能發(fā)下一個(gè)指令，否則將引起錯(cuò)誤，如果儀表超過(guò)最大響應(yīng)時(shí)間仍沒(méi)有回答，則發(fā)出的是無(wú)效指令，原因可能是通訊線路故障，儀表未開(kāi)機(jī)或下位機(jī)號(hào)不符等。&

67、lt;/p><p><b>　　參數(shù)代碼見(jiàn)下表：</b></p><p><b>　　表4-2 參數(shù)代碼</b></p><p>　　2、參數(shù)指令(5DH)</p><p>　　上位機(jī)發(fā)指令格式：機(jī)號(hào) 機(jī)號(hào) 5DH 參數(shù)代號(hào) 校驗(yàn)碼（CRC）</p><p>　?。ㄐｒ?yàn)碼

68、=機(jī)號(hào)⊕機(jī)號(hào)⊕5DH⊕參數(shù)代號(hào)）</p><p>　　下位機(jī)返數(shù)據(jù)格式：L H CRC （CRC=L⊕H）</p><p>　　說(shuō)明：校驗(yàn)碼（CRC）放在指令的最后，CRC值為指令參數(shù)的異或值。</p><p>　　例：讀取下位機(jī)Nb=10的儀表C相功率限幅百分比=70</p><p>　　上位機(jī)發(fā)指令： 8AH 8AH 5DH 06H

69、 5BH</p><p>　　下位機(jī)返數(shù)據(jù)： 46H 00H 46H</p><p>　　3、寫(xiě)參數(shù)指令（43H）</p><p>　　上位機(jī)發(fā)指令格式：機(jī)號(hào) 機(jī)號(hào) 43H 參數(shù)代碼 L H CRC</p><p>　　下位機(jī)返數(shù)據(jù)格式：L H CRC</p><p>　　例：設(shè)置下位機(jī)Nb=2的儀表

70、的參數(shù)D=100</p><p>　　上位機(jī)發(fā)指令：82H 82H 43H 0BH 64H 00H 2CH</p><p>　　下位機(jī)返數(shù)據(jù): 64H 00H 64H</p><p>　　這里需要注意兩點(diǎn)：第一點(diǎn)，如果向儀表讀取或?qū)懭氲膮?shù)號(hào)不符，則返回錯(cuò)誤信號(hào)：7FH 7FH；第二點(diǎn)，如果儀表返回校驗(yàn)碼（CRC）值為00，表示出錯(cuò)。</p><

71、p>　　了解了TCW-32A系列智能儀表的通訊協(xié)議后，下一步就是解決智能儀表與電腦的通訊問(wèn)題。從該溫控表的通訊協(xié)議上可以看出，該溫控表是RS-485接口，而電腦的串口是RS-232，所以需要一個(gè)RS-232~RS-485轉(zhuǎn)換器。如下圖：</p><p>　　圖 4-8 RS-232~RS-485轉(zhuǎn)換器</p><p>　　然后用一根RS-232數(shù)據(jù)線連在電腦的串口，另外一端連在轉(zhuǎn)換器

72、的RS-232側(cè)。轉(zhuǎn)換器與溫控表之間的連接需用一根雙絞線，轉(zhuǎn)換器的“D+/A”與溫控表的“A”相連，轉(zhuǎn)換器的“D-/B”與溫控表的“B”相連。</p><p>　　雙擊 ，打開(kāi)串口調(diào)試助手窗口。</p><p>　　串口調(diào)試助手通常用來(lái)測(cè)試串口通信環(huán)境是否正?；蛘哒{(diào)試串口程序。例如，上位機(jī)發(fā)指令82H 82H 5DH 00H 5DH，讀取實(shí)際溫度（此時(shí)室溫為26℃），如圖

73、：</p><p>　　圖 4-9 串口調(diào)試助手</p><p>　　接收區(qū)顯示：1A 00 1A （26℃）</p><p>　　如果向智能儀表發(fā)送的指令錯(cuò)誤，則返回錯(cuò)誤信號(hào) 7FH 7FH 。如圖：</p><p>　　圖 4-10 指令出錯(cuò)時(shí)的返回信號(hào)</p><p>　　4.3 PLC的編程 </p

74、><p>　　本溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用的是永宏FATEK FBS 系列的PLC—— FBS-32MA。FBS-32MA有20點(diǎn)24VDC數(shù)字量輸入，12點(diǎn)數(shù)字量輸出，一個(gè)RS232 或USB 通訊端口(最大擴(kuò)展到3個(gè))。</p><p>　　在通訊系統(tǒng)中，要保證PLC與智能設(shè)備之間正常的、可靠的進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，需遵循以下幾點(diǎn)要領(lǐng)：</p><p><b>　　1、

75、硬件界面的選擇</b></p><p>　　在使用通訊時(shí)，首先要考慮硬件接口標(biāo)準(zhǔn)，即選擇RS-232或RS-485者界面。這個(gè)選擇根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際要求來(lái)確定。例如要進(jìn)行多站遠(yuǎn)距離的通訊，那就要選擇RS‐485 通訊。</p><p>　　2、保證主從站的通訊協(xié)議一致性</p><p>　　所有的通信設(shè)備中,主站的數(shù)據(jù)格式必須與從站一致,才能保證從站識(shí)別數(shù)據(jù)

76、。另外還需注意每個(gè)設(shè)備都要設(shè)定獨(dú)有的站號(hào)地址。</p><p><b>　　3、通訊參數(shù)的設(shè)置</b></p><p>　　在保證以上2 個(gè)條件外，同時(shí)還需注意各個(gè)設(shè)備的通訊端口的參數(shù)設(shè)定，如波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗(yàn)位等，也要保證設(shè)定一樣的參數(shù)。</p><p>　　4、通訊命令程序的編寫(xiě)</p><p>　　程序的

77、好壞直接影響整個(gè)系統(tǒng)的通訊質(zhì)量，合理的通訊程序能有效的提高通訊效率。這個(gè)與編程軟件操作的便利性、指令的簡(jiǎn)便性和個(gè)人的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)有這很大的關(guān)系。</p><p>　　永宏P(guān)LC的編程軟件WinProLadder 提供相當(dāng)便利的通訊指令FUN150ModBus 和FUN151C‐Link，同時(shí)配合表格命令格式來(lái)完成通訊數(shù)據(jù)的交換。</p><p>　　4.3.1 PLC的聯(lián)機(jī)</p>

78、<p>　　PLC與工控機(jī)的聯(lián)機(jī)應(yīng)選擇相應(yīng)的端口，以及設(shè)置PLC的工作站號(hào)碼、通訊端口編號(hào)、通訊速率、同位檢查、資料位數(shù)、停止位數(shù)。</p><p>　　打開(kāi)WinProLadder，點(diǎn)擊“PLC”，然后點(diǎn)“聯(lián)機(jī)”進(jìn)行設(shè)置，如圖：</p><p>　　圖 4-11 PLC聯(lián)機(jī)的相關(guān)設(shè)置</p><p>　　4.3.2 實(shí)際溫度的讀取</p>

79、<p>　　首先我編寫(xiě)一小段程序，用來(lái)實(shí)現(xiàn)讀取一個(gè)溫控表的實(shí)際溫度，而且將實(shí)際溫度存放在緩存器R206里面用來(lái)數(shù)據(jù)的處理。聯(lián)機(jī)并運(yùn)行，緩存器的資料如下圖：</p><p>　　圖 4-12 讀取溫控表實(shí)際溫度的程序</p><p>　　圖 4-13 讀取溫度的表格資料</p><p>　　用WinProLadder軟件編程的好處之一在于對(duì)連續(xù)的緩存器進(jìn)

80、行賦值時(shí)可以采用表格，省去了大量的MOV指令。</p><p>　　梯形圖的第一條指令是通訊聯(lián)機(jī)便利指令，MD為1時(shí)表示與具有RS-232/RS-485 通訊端口的智能型外圍設(shè)備聯(lián)機(jī)。</p><p>　　第二條指令是對(duì)溫控表返回的數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，即取高字節(jié)和低字節(jié)的異或值。當(dāng)他們的異或值R200等于校驗(yàn)碼R111時(shí)，計(jì)算出溫控表返回?cái)?shù)據(jù)顯示的實(shí)際溫度，并將該溫度值存放在緩存器R206里。&

81、lt;/p><p>　　其中SR：數(shù)據(jù)傳送表格的起始緩存器。</p><p>　　表 4-3 數(shù)據(jù)傳送表格的起始緩存器</p><p>　　WR：指令執(zhí)行起始緩存器</p><p>　　表 4-4指令執(zhí)行起始緩存器</p><p>　　4.3.3 溫度異常的報(bào)警</p><p>　　如果采集到的溫度

82、超出了允許的范圍，我們需設(shè)定一個(gè)報(bào)警信號(hào)，如當(dāng)采集的實(shí)際溫度大于700℃或者小于500℃超過(guò)一分鐘時(shí)，將報(bào)警信號(hào)R120置“1”。如下圖：</p><p>　　圖 4-14 報(bào)警程序</p><p>　　M1957設(shè)置為1，使定時(shí)器“計(jì)時(shí)到”時(shí)，現(xiàn)在值CV 不再累加而保持在設(shè)定值。這樣當(dāng)實(shí)際溫度大于700℃或者小于500℃時(shí)，1秒定時(shí)器T200開(kāi)始計(jì)時(shí)，T200計(jì)時(shí)到60時(shí)，報(bào)警信號(hào)R12

83、0置“1”。</p><p>　　4.3.4 設(shè)置設(shè)定溫度</p><p>　　需要設(shè)定溫度值存放在緩存器R200（32位）里，而我需要設(shè)置溫控表的設(shè)定溫度，如圖：</p><p>　　圖 4-15 設(shè)定溫度的指令</p><p>　　圖 4-16 設(shè)定溫度的表格資料</p><p>　　由溫控表的通訊協(xié)議可知，設(shè)定的

84、溫度的格式為低字節(jié)、高字節(jié)。這就需要把R200里的高16位和低16位分別移入緩存器R308、R307。</p><p>　　255的二進(jìn)制數(shù)為0000 0000 1111 1111。</p><p>　　-256的二進(jìn)制數(shù)為1111 11111 0000 0000。</p><p>　　這樣可以用邏輯運(yùn)算的“與”運(yùn)算來(lái)實(shí)現(xiàn)，如下圖：</p><p

85、>　　圖 4-16 分離設(shè)定溫度的高字節(jié)和低字節(jié)</p><p>　　4.3.5 計(jì)算指令的校驗(yàn)碼</p><p>　　在設(shè)置溫控表的溫度前，需算出指令的校驗(yàn)碼。由上面介紹的數(shù)據(jù)傳送表格的起始緩存器SR可知，傳送資料是從SR+3開(kāi)始，如要設(shè)定設(shè)定溫度為650度，發(fā)送的指令為：82H 82H 43H 02H 8AH 02H C9H，那么需要算出82H⊕82H⊕43H⊕02H⊕8AH⊕0

86、2H的值，也就是這條指令的校驗(yàn)碼。如圖：</p><p>　　圖 4-17 獲得設(shè)定溫度指令的校驗(yàn)碼</p><p>　　這是一段循環(huán)語(yǔ)句，先將R2000與R303異或，異或值放在緩存器R2000里，然后將R2000與R304異或，這樣依次循環(huán)6次，最后的異或值也就是校驗(yàn)碼存放在R309中。</p><p>　　該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總設(shè)計(jì)的關(guān)鍵程序見(jiàn)附錄。</p&

87、gt;<p><b>　　4.4組態(tài)軟件</b></p><p>　　組態(tài)軟件是一些數(shù)據(jù)采集與過(guò)程控制的專(zhuān)用軟件，它們是在自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)和開(kāi)發(fā)環(huán)境，能以靈活多樣的組態(tài)方式（而不是編程方式）提供良好的用戶開(kāi)發(fā)界面和簡(jiǎn)捷的使用方法，它解決了控制系統(tǒng)通用性問(wèn)題。其預(yù)設(shè)置的各種軟件模塊可以非常容易地實(shí)現(xiàn)和完成監(jiān)控層的各項(xiàng)功能，并能同時(shí)支持各種硬件廠家的計(jì)算機(jī)和I/O產(chǎn)

88、品，與高可靠的工控計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)合，可向控制層和管理層提供軟硬件的全部接口，進(jìn)行系統(tǒng)集成。</p><p>　　自2000年以來(lái)，國(guó)內(nèi)監(jiān)控組態(tài)軟件產(chǎn)品、技術(shù)、市場(chǎng)都取得了飛快的發(fā)展，由北京亞控公司開(kāi)發(fā)的“組態(tài)王”吸收了國(guó)外組態(tài)軟件的優(yōu)點(diǎn)，在功能上等同于國(guó)外組態(tài)軟件，而且具有全中文菜單，便于使用開(kāi)發(fā)，性價(jià)比高。</p><p>　　雙擊 ，如圖打開(kāi)“組態(tài)王工程管理器”：

89、</p><p>　　圖 4-18 打開(kāi)工程</p><p>　　打開(kāi)溫控表的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，打開(kāi)主畫(huà)面，如圖：</p><p>　　圖 4-19 主畫(huà)面</p><p>　　溫區(qū)1、溫區(qū)2、…...、溫區(qū)7、溫區(qū)8分別對(duì)應(yīng)儀表1、儀表2、…...、儀表7、儀表8的溫度，儀表1的設(shè)定溫度設(shè)置為600℃，儀表2的設(shè)定溫度設(shè)置為650℃，儀表3的設(shè)

90、定溫度設(shè)置為650℃，儀表4的設(shè)定溫度設(shè)置為650℃，儀表5的設(shè)定溫度設(shè)置為700℃，儀表6的設(shè)定溫度設(shè)置為700℃，儀表7的設(shè)定溫度設(shè)置為700℃，儀表8的設(shè)定溫度設(shè)置為700℃。</p><p>　　點(diǎn)擊“溫區(qū)1-4溫度曲線”，查看儀表1的溫度曲線，如圖：</p><p>　　圖 4-20 溫區(qū)1的溫度曲線</p><p>　　返回主畫(huà)面，點(diǎn)擊“報(bào)表系統(tǒng)”，如圖

91、：</p><p>　　圖 4-21 報(bào)表系統(tǒng)</p><p><b>　　第五章 總結(jié)</b></p><p>　　綜上所述，在了解串口通訊原理的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析溫控表的通訊協(xié)議以及相關(guān)操作，我們用串口調(diào)試軟件測(cè)試了部分指令，這樣可以確保指令的正確性以及確定溫控表是否能正常通訊。然后用永宏P(guān)LC的編程軟件WinProLadder編寫(xiě)了這個(gè)

92、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的程序，并對(duì)部分程序進(jìn)行了測(cè)試實(shí)驗(yàn) 。最后，用組態(tài)王對(duì)該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)，做出主控制區(qū)以及其溫度曲線和報(bào)表系統(tǒng)。</p><p>　　通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅讓我認(rèn)識(shí)了串口通訊的原理，以及智能儀表的通訊協(xié)議以及使用方法，而且學(xué)會(huì)了如何使用串口調(diào)試軟件。學(xué)會(huì)了使用永宏P(guān)LC的編程軟件WinProLadder編寫(xiě)程序，并對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有了一定的認(rèn)識(shí)，也熟悉了組態(tài)軟件在自動(dòng)化系統(tǒng)中的應(yīng)用。</p&g

93、t;<p>　　這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，在一定程度上是對(duì)大學(xué)所學(xué)到得知識(shí)的總結(jié)，以及確定了今后自己的發(fā)展方向，相信這次畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)以后工作有很大幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 吳桂林,鄭建勇.RS485 上下位機(jī)多機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息,2008,12-3: 112-113.</p>

94、<p>　　[2] 金鋒.智能儀器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005.1.4.</p><p>　　[3] 蔣學(xué)潤(rùn)，毛宗源．基于VB的數(shù)據(jù)采集智能模塊與上位機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)[J]．自動(dòng)化與儀表，2003，18（6）：61-63．</p><p>　　[4] 文紅，王玉芬．基于RS485 總線的熱處理加熱爐群監(jiān)控系統(tǒng)[J]．機(jī)電工程，2009，23（9）：64-66．&

95、lt;/p><p>　　[5] 余杰,李鐵輝. 基于MODBUS 協(xié)議的串口控件的實(shí)現(xiàn)[J]. 微計(jì)算機(jī)信息,2008,79-81:</p><p>　　[6] 王延江.新一代（第四代）人機(jī)互交的概念框架及其關(guān)鍵技術(shù)研究，2001.</p><p>　　[7] 張亞宜,熊興隆，蔣立輝．VB6．0 在分布式監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信中的應(yīng)用[J]．中國(guó)民航學(xué)院學(xué)報(bào)，2003，21（

96、1）：51-54．</p><p>　　[8] 陳江波. 多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J]，儀表技術(shù)與傳感器，2002粘第12期.</p><p>　　[9] 張瑞紅．基于PL3105 的低壓電力線載波通信硬件設(shè)計(jì)[J]．電子設(shè)計(jì)應(yīng)用，2004（12）：123-124．</p><p>　　[10] 孫春龍.基于LabVIEW多通道數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)研發(fā)[D].武漢大學(xué)，20

97、04.11.</p><p>　　[11] 黎瓊,溫泉徹,方大良.數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中通用信號(hào)調(diào)理電路的分析[J]，</p><p>　　湛江師范學(xué)院學(xué)報(bào)，2006.6第27卷第3期.</p><p>　　[12] 康偉,鄭正奇.Windows下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的實(shí)現(xiàn)[J]，計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2001,18（3），105-106.</p><p>　　[

98、13] 鄭耀添,吳浚浩.信號(hào)調(diào)理電路的設(shè)計(jì)與研究[J]，中國(guó)科技信息，2006年第2期.</p><p>　　[14] 段永霞,徐均，周建渡.基于RS485多級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，中國(guó)科技縱橫2010.</p><p>　　[15] 張欣,李?lèi)?ài)軍,單鵬．RS-485電路和保護(hù)性設(shè)計(jì)研究[J]．航空計(jì)算機(jī)技術(shù)，2007(5)：17-19．</p><p>　　[16]

99、 王金成,王旭.一種基于RS-485總線的遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)[J]微計(jì)算機(jī)信息，2001.9</p><p>　　[17] 郝樹(shù)人.智能化儀表技術(shù)及市場(chǎng)發(fā)展分析[J].太原科技，2000,5.</p><p>　　[18] 徐德炳，徐興.數(shù)據(jù)采集與總線技術(shù)的發(fā)展[J].</p><p>　　[19] Maxim Integratcd Products，lnc．Co

100、nsiderations for Selecting anRS-485 Transceiver in Electronic Power Meters[EB/OL］[2008-04-19]．</p><p>　　[20] Texas Instruments Incorporated.RS-485 for E-Meter Applications[EB/OL］．[2008-08-1l］．</p><