1、網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控課程設(shè)計(jì) 摘 要當(dāng)今社會(huì)，采用無線通信技術(shù)的工控產(chǎn)品很多，有的采用擴(kuò)頻通信原理；有的采用RF調(diào)頻通信原理。根據(jù)發(fā)射功率的不同，無線通信的距離也各不相同。也有很多公司開發(fā)出了應(yīng)用于不同場(chǎng)合的無線數(shù)傳模塊，大大方便了無線通信測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，可以減少有線設(shè)備在連線上的麻煩，同時(shí)也可以節(jié)省空間，故障檢修方便，必定會(huì)成為未來工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的一個(gè)發(fā)展方向同時(shí)也給使用者帶來了極大的方便。無線通信網(wǎng)絡(luò)，由于其特有的非接線通信方式的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于特定地理位置（如山區(qū)、油田和水利設(shè)施等）的現(xiàn)場(chǎng)遙測(cè)遙控領(lǐng)域。尤其在分布距離較遠(yuǎn)且數(shù)據(jù)傳輸量不大時(shí)，無線通信控制網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢(shì)更為明顯(mngxin)。因此研究無線通信

2、在工業(yè)控制中設(shè)備的連接、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)采集等技術(shù)的應(yīng)用具有相當(dāng)重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本實(shí)驗(yàn)可以實(shí)現(xiàn)多種液體的混合，包括其中每種液體的配比，混合液的攪拌時(shí)間，固定混合液的總質(zhì)量，超過固定值后液體即可停止注入，混合液的排放，及相關(guān)數(shù)據(jù)的采集和保存，同時(shí)也可調(diào)用(dioyng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)已經(jīng)保存的混合液的配比。它基于牛頓工控模塊搭建實(shí)現(xiàn)的，其中包括無線收發(fā)模SST900EXT、單路模擬量輸入模塊7012,、數(shù)字量模塊7044、模擬量輸出模塊7021、液體(yt)混合實(shí)驗(yàn)箱。在PC機(jī)上使用vb編程軟件編制上位機(jī)界面，無線模塊與上位機(jī)通過RS-232方式連接，其他設(shè)備通過簡(jiǎn)單的連線整個(gè)模擬液體混合控制系統(tǒng)的搭

3、建，此系統(tǒng)關(guān)鍵字：無線通信，牛頓工控模塊，液體混合控制系統(tǒng)。 目 錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc28371 1基礎(chǔ)知識(shí) 1基礎(chǔ)知識(shí)1.1 牛頓(ni dn)模塊的概述 牛頓-7000是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)(shj)采集模塊，提供了A/D,D/A,DI/DO,Timer/Counter(定時(shí)器、計(jì)數(shù)器)以及 其它一些便攜功能模塊，賺為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集與控制而設(shè)計(jì)。它內(nèi)置微處理器、存儲(chǔ)器各種I/O電路、RS-485通信接口及實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件。這些模塊可以用特定指令集通過RS-485網(wǎng)絡(luò)控制遠(yuǎn)端模塊和可編程序控制器（PLC）一樣，是目前實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化測(cè)控系統(tǒng)的主要設(shè)備。牛頓-7000系列

4、產(chǎn)品是通過傳感器到計(jì)算機(jī)的便攜式接口模塊，模塊外殼為工業(yè)級(jí)塑料，內(nèi)涂靜電涂層，增強(qiáng)抗電磁干擾性，模塊可以獨(dú)立提供智能信號(hào)調(diào)理、模擬量I/O、數(shù)字量I/O、脈沖、熱電偶、熱電阻、數(shù)據(jù)顯示、RS-485通信能力，所有模塊通過RS-485網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)才上傳與控制信號(hào)下傳。1.2 牛頓(ni dn)-7000系列模塊的特點(diǎn)1）產(chǎn)品規(guī)格齊全，有60多種型號(hào)可以供選擇沒滿足各種現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的處理。2）模擬量I/O模塊在存取多種類型及多種范圍模擬量輸入方面具有顯著的優(yōu)點(diǎn)。3）靈活的網(wǎng)絡(luò)配置。牛頓-7000系列模塊僅需兩根導(dǎo)線就課通過多點(diǎn)式的RS-485網(wǎng)絡(luò)與控制主機(jī)相互通信。4）大部分I/O模塊帶

5、有3000V隔離功能，課電熱插拔。5）RS-485通信波特率為：1200bit/s,2400bit/s,4800bit/s,9600bit/s,19200bit/s,38400bit/s, 57600bit/s,115200bit/s. 6）供電電源為DC+1030V；電源具有反向保護(hù)，過壓保護(hù)。 7）抗干擾方面，內(nèi)置雙看門狗，用戶可定義加電初值和安全值。 8）使用環(huán)境(hunjng)：溫度為-100；貯存(zhcn)溫度：-2580；相對(duì)濕度(xingdu shd)為5%95%，無凝露。本實(shí)驗(yàn)使用的牛頓模塊是無線收發(fā)模SST900EXT、單路模擬量輸入模塊7012,數(shù)字量模塊7044、模擬量

6、輸出模塊7021。 2系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)原理 牛頓模塊采用的是多址RS485總線，它需要 HYPERLINK /view/554441.htm t _blank 上位機(jī)提供RS485通訊鏈路。上位PC機(jī)實(shí)現(xiàn)RS485的方式不一樣，主要有：RS232/RS485將RS232轉(zhuǎn)換成RS485，RS485接口卡，USB/RS485將USB轉(zhuǎn)換成RS485。無論是哪一種轉(zhuǎn)換，都有相應(yīng)的牛頓模塊可供選擇，無需用戶自行開發(fā)。借助于RS232-TCP/ HYPERLINK /view/7248680.htm t _blank IP轉(zhuǎn)換器，全部牛頓模塊可以本地組網(wǎng)后接至企業(yè)局域網(wǎng)LAN內(nèi)，實(shí)現(xiàn)不同廠區(qū)、車間內(nèi)

7、的自動(dòng)控制與信息采集。本實(shí)驗(yàn)以實(shí)驗(yàn)箱重量輸出為模擬量，牛頓模塊7012采集數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)經(jīng)無線模塊傳給上位機(jī)上位機(jī)顯示，在上位機(jī)上設(shè)置各種液體的配比經(jīng)數(shù)字量模塊7044傳給試驗(yàn)箱，通過試驗(yàn)箱上指示燈的亮滅來判斷那種液體注入，實(shí)驗(yàn)箱的每個(gè)動(dòng)作信息都可以通過牛頓模塊采集并將所采集的信息傳給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)可視化的控制。2.2設(shè)計(jì)方案 將三種液體總量設(shè)為90kg，比例分別設(shè)計(jì)為30%，30%，40%，在按比例進(jìn)料時(shí)，液體1進(jìn)時(shí)燈DO0亮 ，當(dāng)液體的重量超過27kg時(shí)，液體2開始進(jìn)入且燈DO1亮 ，當(dāng)液體的重量達(dá)到54kg時(shí)，液體3開始進(jìn)入并且燈DO2亮 ，最后當(dāng)液體的重量達(dá)到90kg時(shí)，開始進(jìn)行攪拌，同

8、時(shí)燈DO3亮，等5秒之后，攪拌完成，液體進(jìn)行排放，同時(shí)燈DO4亮 。在進(jìn)液體3時(shí)設(shè)置一個(gè)誤差限，當(dāng)進(jìn)料總量超過該限制后即該混合液為廢液，在進(jìn)液體3時(shí)設(shè)置一個(gè)誤差限，當(dāng)進(jìn)料總量超過該限制后即該混合液為廢液，上位機(jī)界面會(huì)提醒超過設(shè)定值，停止注入。隨后進(jìn)行攪拌，到達(dá)攪拌時(shí)間后即刻停止攪拌轉(zhuǎn)而進(jìn)行排放。2.3 設(shè)計(jì)(shj)流程圖開始液體1進(jìn)料時(shí)等DO0亮液體是否達(dá)到27kg？液體2進(jìn)料時(shí)等DO1亮液體是否達(dá)到54kg液體3進(jìn)料時(shí)等DO2亮重量是否超過90kg？攪拌，燈D03亮是否到達(dá)5秒？液體進(jìn)行排放，停止結(jié)束 圖2.1 運(yùn)行(ynxng)流程圖3硬件(yn jin)設(shè)計(jì)3.1試驗(yàn)箱介紹(jisho

9、)實(shí)驗(yàn)箱如圖3.1，針對(duì)三個(gè)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺(tái)，可以進(jìn)行工業(yè)過程控制中的液體混合控制模擬試驗(yàn)，以便了解配料控制的一般方法。 圖3.1 液體和混合控制試驗(yàn)箱3.2 牛頓工控模塊搭建本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)由牛頓工控模塊構(gòu)成，實(shí)物見圖3.2所示。 圖3.2 無線控制網(wǎng)絡(luò)(wnglu)控制系統(tǒng)系統(tǒng)(xtng)原理圖見圖所示。VB無線模塊27044 COM實(shí)驗(yàn)箱 RS232無線模塊 SST900EXT SST900EXT70217012圖3.3 無線通信控制(kngzh)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)各部件說明如下：SST900EXT: 無線接收/發(fā)送模塊，232/485接口；速率最高19.2Kbps；距離200米，加放大天線可

10、達(dá)1km.本實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)速率設(shè)為9.6Kbps。7044：數(shù)字量模塊，4DI（開關(guān)量）/8DO（OC門）；485接口；地址設(shè)為1。7012： 模擬量輸入模塊，16位隔離；485接口；地址設(shè)為2；電壓輸入010V對(duì)應(yīng)032767。7021：模擬量輸出模塊，12位隔離；485接口；地址設(shè)為3；電壓輸出：04095對(duì)應(yīng)010V。VB：上位機(jī)編程軟件。3.3 液體混合控制原理圖 圖3.4 液體(yt)混合控制原理圖3.4實(shí)驗(yàn)(shyn)連線圖 圖3.5 系統(tǒng)控制電路圖圖3.6 液體混合(hnh)控制電路圖4 軟件設(shè)計(jì)4.1 VB簡(jiǎn)介(jin ji) VB是Visual Basic的縮寫(suxi)，VB是

11、Microsft公司為開發(fā)Windows應(yīng)用程序而退出的一種可視化的快速編程工具，他以簡(jiǎn)單易學(xué)、語法簡(jiǎn)潔、功能強(qiáng)大的特點(diǎn)而深受用戶的青睞。VB從VB1.0版到VB4.0版，都只有英文版，而vb5.0、v/6.0版都有中文版。每種語言的版本是包含學(xué)習(xí)版、專業(yè)版和企業(yè)版。VB的特點(diǎn)1 可視化的程序設(shè)計(jì)方法2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)思想3 事件驅(qū)動(dòng)的編程機(jī)制4 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言5 高度的可擴(kuò)充性 1）支持第三方軟件商為其開發(fā)的可視化控件對(duì)象 2）支持訪問動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)（DDL,Dynamic Link Library） 3）支持訪問(fngwn)應(yīng)用程序接口（API，Application Ierface

12、）6 強(qiáng)大(qingd)的數(shù)據(jù)庫(kù)訪問能力7 支持(zhch)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換8 支持對(duì)象鏈接與嵌入面向?qū)ο笫荲B設(shè)計(jì)的核心。 所有的BL2000系列模塊可以使用恰當(dāng)?shù)妮o助硬件通過以太網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行編程和調(diào)試。帶有10Base-T以太網(wǎng)接口的系統(tǒng)可以直接通過局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制和監(jiān)視，能夠?qū)h(yuǎn)端設(shè)備開放接口，能夠提供網(wǎng)頁服務(wù)，還能夠發(fā)送e-mail。BL2000系列對(duì)于大系統(tǒng)來說作為一個(gè)具有網(wǎng)絡(luò)功能的服務(wù)處理器也是非常理想的。BL2000系列的編程可使用工業(yè)級(jí)的Z-World中的Dynamic C Premier軟件進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。 Wildcat公司為OEM（Original Equipment/

13、Entrusted Manufacture，這里指基于成型的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品）設(shè)計(jì)者提供了低成本、高性能的單板計(jì)算機(jī)以實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)接入。這些緊湊式板卡具有許多嵌入式控制和監(jiān)視應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)，電路板尺寸為3.43in4.15in(1in=25.4mm)，非常適合系統(tǒng)集成。4.2 登陸界面、主界面、數(shù)據(jù)顯示及采集界面設(shè)計(jì) 使用vb編程軟件進(jìn)行上位機(jī)界面的繪制和相關(guān)程序的編程，相關(guān)上位機(jī)界面如圖： 圖 4.1 登陸(dng l)界面 圖4.2 密碼輸入(shr)界面 圖 4.3 密碼修改(xigi)界面 圖4.4 數(shù)據(jù)采集(cij)及顯示主界面4.3 各個(gè)(gg)功能模塊設(shè)計(jì)4.31模擬進(jìn)料通道和攪拌(ji

14、obn)模塊圖4.5 模擬進(jìn)料通道(tngdo)和攪拌模塊使用shape在界面上畫出圓形，模擬信號(hào)燈，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，選擇S1、S2、S3時(shí)，或者攪拌D3、排放液體D4的時(shí)候，改變信號(hào)燈的Backcolor使它成為紅色即成功運(yùn)行，模擬成功。4.32 數(shù)據(jù)輸入及選擇模塊圖4.6數(shù)據(jù)輸入及選擇模塊波特率：Combo2.AddItem 9600，Combo2.AddItem 4800，Combo2.AddItem 2400Combo2.AddItem 1200，Combo2.AddItem 600模塊運(yùn)行(ynxng)時(shí)可顯示“600”“1200”“2400”“4800”“9600”，Combo.En

15、abled = False不可(bk)選擇。地址(dzh)：Combo.AddItem 01，Combo.AddItem 02，Combo.AddItem 03，模塊運(yùn)行時(shí)可顯示“01”“02”“03”。輸入端口：Combo1.AddItem 1，Combo1.AddItem 2，模塊運(yùn)行時(shí)可顯示“1”“2”Combo1.Enabled = False不可選擇模塊型號(hào)：Combo4.AddItem 7011，Combo4.AddItem 7012，Combo4.AddItem 7021，Combo4.AddItem 7044，模塊運(yùn)行時(shí)可顯示“7011”“7012”“7021”“7044”。4

16、.33 顯示及輸出模塊圖4.7 顯示及輸出模塊數(shù)字量輸出：Combo.Enabled = False不可選擇顯示液體重量：Lable.Caption=“”4.34 基本設(shè)置模塊圖4.8 基本設(shè)置模塊Public Din As Single 定義輸入變量Public W, Wa, Wb, Wc As Single 定義總重量,各種液體的重量Public A, B, C As Single 定義(dngy)配比Public Tjb As Single 定義攪拌(jiobn)時(shí)間 5 調(diào)試及運(yùn)行(ynxng)結(jié)果 5.1調(diào)試通過VB 將界面制作出來以后，對(duì)每一個(gè)庫(kù)對(duì)象進(jìn)行編程，初始狀態(tài)罐內(nèi)是空的，通

17、過電動(dòng)閥S1、S2、S3、S4，攪拌機(jī)，壓力傳感器對(duì)液體輸入、攪拌、測(cè)量進(jìn)行處理。當(dāng)設(shè)定好總重量，系統(tǒng)默認(rèn)分配好三中液體的重量配比為30%、40%、30%，確定好攪拌世界，按下確定鍵之后，將數(shù)字量輸出端口的D00、D01、D02打開，配料自動(dòng)加入罐內(nèi)，攪拌機(jī)D03自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，由于液體之間密度不同，攪拌以后，通過壓力傳感器傳來的數(shù)據(jù)會(huì)在電子顯示屏中顯示，顯示最終的液體總重量。為方便下次測(cè)量，不需要重啟軟件，測(cè)量好的數(shù)據(jù)記錄以后，點(diǎn)中數(shù)字輸出端的D04，設(shè)備會(huì)顯示“液體已排完”，為了下次測(cè)量節(jié)省了時(shí)間和空間。界面編輯完畢，將牛頓模塊通過無線接收、發(fā)送模塊SST900EXT與PC機(jī)的VB設(shè)計(jì)的主界面連

18、接起來，在顯示界面中的基本設(shè)置中輸入液體總重量、液體混合比例、攪拌時(shí)間等基礎(chǔ)的量，點(diǎn)擊確定，整個(gè)基于VB的液體混合控制就完成了。5.2 運(yùn)行結(jié)果 圖5.1 運(yùn)行(ynxng)結(jié)果 6總結(jié)(zngji) 本文設(shè)計(jì)主要實(shí)現(xiàn)了液體混合系統(tǒng)的功能，詳細(xì)說明了硬件電路的設(shè)計(jì)。基于VB的液體混合系統(tǒng)使用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低。在實(shí)際應(yīng)用(yngyng)工作應(yīng)能好，測(cè)量較為準(zhǔn)確，精度較高。系統(tǒng)功能、指標(biāo)達(dá)到了課題的預(yù)期要求、系統(tǒng)在硬件設(shè)計(jì)上充分考慮了可擴(kuò)展性，經(jīng)過一定的改造，可以增加功能。 通過這短短的課設(shè)時(shí)間同時(shí)對(duì)無線網(wǎng)絡(luò)有了一些了解，學(xué)會(huì)了簡(jiǎn)單的vb編程通過課設(shè)，通過這次簡(jiǎn)單的課程設(shè)計(jì)，讓我們知道團(tuán)隊(duì)的是多么的重要，各自分工，然后按條理進(jìn)行設(shè)計(jì)、分析、實(shí)現(xiàn)功能。我學(xué)會(huì)了很多，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打好了基礎(chǔ)，雖然做的不是很好，但我覺得自己還是挺滿意的，不管我學(xué)會(huì)了多少東西，但至少有一點(diǎn)收獲。總體而言這次課設(shè)比較成功，使我對(duì)明年的畢業(yè)設(shè)計(jì)充滿了信心。在此對(duì)對(duì)我們進(jìn)行過幫助的胡瑞老師，黃江，吳兵同學(xué)表示感謝！總之這次電路的設(shè)計(jì)，基本上達(dá)到了設(shè)