毕业设计(论文)-数据采集系统设计.doc
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1、苏州大学本科生毕业设计(论文)目 录摘要 第章 引言(3)第章 研华ADAM模块简介 (4)第2.1节 ADAM4017模拟量输入模块(4)第2.2节 ADAM-4520 隔离转换器 (4)2.2.1 RS-232接口和RS-485接口 (5)第3章 监控组态软件概述 (7)第3.1节 组态与监控组态软件 (7)第3.2节 组态王6.5的介绍 (7)3.2.1 组态王6.5的程序组成(8)3.2.2 组态王6.5变量和命令语言(10)第4章 数据采集系统的总体结构 (12)第4.1节 数据采集系统的硬件结构(12)第4.2节 数据采集系统的监控界面设计(13)4.2.1 通讯组态(13)4.2
2、.2 画面组态(19)第5章 结论 (24)参考文献 (26)致谢 (27)摘 要文章介绍了以数据采集模块,通讯模块和监控组态软件为基础的多通道模拟量数据采集系统。系统采用研华ADAM4017 8通道A/D模块进行现场数据的采集,通过研华ADAM4520模块传输到计算机,利用组态王软件对数据进行分析处理,并实时显示数据。本系统数据库技术、计算机图形接口技术于一体, 实现了系统的动态显示、报警、数据记录, 并提供友好的人机界面, 可靠性高、可维护性强。关键词: 数据采集系统;ADAM4017;ADAM4520;组态王软件Abstract This article introduced a dat
3、a acquisition system based on data acquisition module,communication module and monitoring and control configuration software.It use YanHua ADAM4017 PLC to make acquisition of those field data.Then we use YanHua ADAM4520 module to transmite to the computer making data processing and analysis with Kin
4、gview softwre and at the same time ,displaying the data. This system includes control technology,database technology and computer graphics interface technology,it achieves dynamic display and warning,data records. In addition,our system provides friendly man-machine interface with advantages such as
5、 high reliability and good maintainability.Keywords:data acquisition system,ADAM4017,ADAM4520,Kingview softwre第一章引言本文所论述设计的数据采集系统是由ADAM4017数据采集模块,ADAM4520通讯模块和组态王软件组成。其上位机的监控部分选用组态王,主要利用它的编程简单、界面美观友好,且支持许多常用的硬件设备,下位机采用研华的ADAM4017数据采集控制器进行模拟量的数据采集,同时通过ADAM4520将RS-232信号转换为RS-485信号,实现上位机和ADAM4017之间准确而实
6、时的数据信息交换。第二章研华ADAM模块简介ADAM系列是一套内含微处理器的传感器-计算机智能接口模块。它们可以由一系列简单的ASCII 码格式的命令远程地控制,并且采用RS-485 协议进行传输。它们提供信号的调制、隔离、范围限制、A/D或D/A转换、数据比较以及数字量通信。有些模块可以提供数字量I/O 线路给控制延迟以及TTL 设备。RS-485 可以提供低噪声的传感器读取,因此模块可以离数据源更近。主机的一个COM 口和ADAM 模块通过RS-232/RS-485 转换器连接到RS-485 网络上。在RS-485 网络中只需要2 根线:DATA+和DATA-。可以使用便宜的屏蔽双绞线。A
7、DAM模块的应用主要有以下几个方面:远程数据获取、过程监控、工业过程控制、电源管理、管理控制、安全系统、实验自动控制、建造自动控制、产品检测、数字控制。第.节ADAM4017模拟量输入模块ADAM-4017是一款16位8通道模拟输入模块,所有通道都提供可编程输入。该模块是工业测量和检测应用的非常经济有效的解决方案。它的光隔离输入在模拟输入和模块之间提供3000 VDC的隔离,保护模块和外围设备避免来自输入线路高电压的损坏。ADAM-4017提供信号调节,A/D转换,距离修正,和RS-485数字通信功能。它通过A/D输入和3000 VDC隔离变压器的光隔离设备来保护您的设备避免来自接地环路和动力
8、高峰迫害。ADAM-4017使用16位受微处理器控制sigma-delta A/D的转换,转换传感器的电压或电流到数字信号。主要特点 通道:六路差分,两路单端输入类型:mV, V, mA采样速率:10采样点/秒第节ADAM4520 隔离转换器ADAM4520 隔离转换器可以让您在以前配置的 RS232 系统中充分利用RS485 的优点。它可以将 RS232 信号转换为隔离RS-485 信号。您不需要对 PC 硬件或软件做任何修改。ADAM4520 可以让您使用标准的 PC 硬件构建一个工业级、长距离通讯的系统。高采样率、抗干扰、多种采集范围: 操作温度更宽:-40+85C 输入电压更宽:+10
9、+48VDC 更快的采样速率:最高可达100s/S,快速反应现场变化 全线支持Modbus协议 新增功能:增加LED地址指示功能,方便现场快速应用 方便:在线更新固件版本,随时增加新功能 抗干扰措施设计:更加的强固 输入通道隔离保护:3000VDC,用于保护输入通道 共模电压保护:200VDC,防止通道间信号干扰 通道电压保护:+/-60V,保护通道受大电压破坏 电源浪涌保护( Surge):1KV,保证电源的工作稳定 EFT(瞬态放电保护):3KV,用于抗强电磁干扰 ESD(防静电保护):8KV,用于免受静电袭击.RS-232接口和RS-485接口RS232接口是1970年由美国电子工业协会
10、(EIA)联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间 串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器,对连接器的每个引脚的信号内容加以规定,还对各种信号的电平加以规定。DB25的串口一般只用到的管脚只有2(RXD)、3(TXD)、7(GND)这三个,随着设备的不断改进,现在DB25针很少看到了,代替他的是DB9的接口,DB9所用到的管脚比DB25有所变化,是2(RXD)、3(TXD)、5(GND)这三个。因此现在都把RS232接口叫 做DB9。本转换器只需要一片单发
11、/单收RS-232接口就可以满足要求,但必须要求3V单电源工作、工作电流尽可能地小的接口电路。MAX3221/NAX3221E(带15kVESD保护)刚好能够满足上述要求,具有1TX/1RX,其工作电压+3+5.5V,仅1A的静态电流,负载电流小于I2=2mA。由于RS232接口标准出现较早,难免有不足之处,主要有以下四点: (1) 接口的信号电平值较高,易损坏接口电路的芯片,又因为与TTL 电平不兼容故需使用电平转换电路方能与TTL电路连接。 (2) 传输速率较低,在异步传输时,波特率为20Kbps;因此在“南方的老树51CPLD开发板”中,综合程序波特率只能采用19200,也是这个原因。
12、(3) 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式, 这种共地传输容易产生共模干扰,所以抗噪声干扰性弱。(4) 传输距离有限,最大传输距离标准值为50英尺,实际上也只能用在50米左右。 针对RS232接口的不足,于是就不断出现了一些新的接口标准,RS-485就是其中之一,它具有以下特点: 1. RS-485的电气特性:逻辑“1”以两线间的电压差为+(26) V表示;逻辑“0”以两线间的电压差为(26)V表示。接口信号电平比RS-232降低了,就不易损坏接口电路的芯片, 且该电平与TTL电平兼容,可方便与TTL 电路连接。 2. RS-485的数据最高传输速率为10Mbps 。 3.
13、 RS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干扰能力增强,即抗噪声干扰性好。 4. RS-485接口的最大传输距离标准值为4000英尺,实际上可达 3000米,另外RS-232接口在总线上只允许连接1个收发器,即单站能力。而RS-485接口在总线上是允许连接多达128个收发器。即具有多站能力,这样用户可以利用单一的RS-485接口方便地建立起设备网络。 因为RS485接口组成的半双工网络,一般只需二根连线(我们一般叫AB线),所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输。RS232/RS485转换电路 由于有的设备是232接口的,有的是485接口的,如果有一台232接口的设备与一台4
14、85接口的设备通信,那就需要一个转换器,把232接口的设备的232信号转换成485信号,然后再与485接口的设备通信,这个转换器就是RS232/RS485转换电路。如果是两台232接口的设备要进行远距离的通信,那只要加上两个RS232/RS485转换电路就可以了。 第三章 监控组态软件概述第3.1节 组态与监控组态软件在使用工控软件中,我们经常提到组态一词,组态英文是“Configuration”,其意义究竟是什么呢?简单的讲,组态就是用应用软件中提供的工具、方法,完成工程中某一具体任务的过程。与硬件生产相对照,组态与组装类似。如要组装一台电脑,事先提供了各种型号的主板、机箱、电源、CPU、显
15、示器、硬盘、光驱等,我们的工作就是用这些部件拼凑成自己需要的电脑。当然软件中的组态要比硬件的组装有更大的发挥空间,因为它一般要比硬件中的“部件”更多,而且每个 “部件” 都很灵活,因为软部件都有内部属性,通过改变属性可以改变其规格(如大小、性状、颜色等)。第3.2节 组态王6.5的介绍组态王6.5软件以Window /XP中文操作系统作为操作平台,充分利用Windows的图形功能完备、界面一致性好、易学易用等特点,具有功能完备的人机接口界面和面向对象的图形开发环境,便于高效、快捷地把整个工艺过程构成监控画面,以动画的形式显示各个控制设备的状态;在报警和历史趋势方面的功能,方便了对系统的监控;具
16、有较强的网络功能,通过传统的DDF和扩展的NerDDE的方法,可与本机及其它计算机中的应用程序实时交换数据,便于系统的综合管理; 它可明显缩短开发周期。Kingview6.5突出表现为:(1) 强大的通讯能力和丰富的设备驱动程序:组态王与I/O设备之间共有串行、DDE、板,功能强大,性能优异,软件质量稳定可靠。(2) 安全性好:组态王6.5采用分级和分区保护的双重保护策略。新增了用户组和安全区管理,有999个不同级别的权限和64个安全区形成双重保护,还可记录程序运行中操作(3) 方便的报表系统:组态王6.5具有集成的内嵌式报表系统,内部提供了丰富的报表函数,用户可创建多样的报表。提供表工具条和
17、报表模板,操作简单明了;(4) 冗余系统:组态王6.5提供了三重意义上的冗余功能,即双设备冗余、双机冗余和双网络冗余。能够有效地减少数据的丢失,增加了系统的可靠性,方便了系统维护;(5) 通信方式:系统中的上位计算机和下位PLC传递数据,在组态王中必须进行相应的网络配置。连接通信电缆用PC /PP I电缆,PC /PP I电缆的一端是RS- 485端口,用来连接PLC主机;另一端是RS - 232端口,用于连接计算机。电缆中部有一个开关盒,上面有4个或5个D IP开关,用来设置波特率、传输字符数格式和设备模式。本系统选用传送波特率:9600kbp s,传输字符数据格式:11 位,其中传送数据由
18、1 个起始位、8个数据位、1个偶校验位、一个停止位组成。挂接在系统中。用户在配置I/O设备时,借助设备配置向导,即可简捷、快速地完成外围硬件设备的配置,且可靠性高。还可利用开发系统中的硬件测试界面,在不启动运行系统的情况下,测试对硬件设备的读写操作(即通讯状态),并且I/O变量支持时间戳和质量戳,随时可判断数据采集的时间和检查通讯质量的好环;组态王软件作为一个开放型的通用工业监控系统软件,支持工控行业中大部分国内常见的测量控制设备。用户在使用过程中无须熟悉复杂的通信协议、无须掌握太多的编程技术,只需按照规定的步骤设置相应的参数和使用其图形界面系统就可以方便地进行设备的连接、画面的开发、简单程序
19、的编写从而完成一个监控系统的设计。组态王(Kingview) 6.5是流行在586及其兼容机上建立控制对象人机接口的一种智能卡、网络节点和人机接口卡等5种通讯方式,支持远程拨号,采用ActiveX技术把设备驱动员的所有操作简化。3.2.1 组态王6.5的程序组成自定义函数的定义和使用在“函数声明”后的列表框中选择函数返回值的数据类型,包括下面五种:VOID、LONG、FLOAT、STRING、BOOL,按照需要选择一种。如果函数没有返回值,则直接选择“VOID”。在“函数声明”数据类型后的文本框中输入该函数的名称,不能为空。函数名称的命名应该符合组态王的命名规则,不能为组态王中已有的关键字或变
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