基于多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的水廠自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)Design of MPI Based Automatic Monitoring and Control System in Water Works劉 美 俊(湖南工程學(xué)院，湘潭411101)摘要針對(duì)水廠工作水泵多、現(xiàn)場(chǎng)離控制站距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)，提出了一種基于MPI多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)的自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，分析了系統(tǒng)的工作原理，介紹了系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的采集與處理、主站與從站的通信原理以及系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。由于這種系統(tǒng)的主、從站PLC之間采用MPI網(wǎng)絡(luò)通信，具有運(yùn)行可靠、性能價(jià)格比高的特點(diǎn)，所以適用于中小規(guī)模水廠的分布式監(jiān)控場(chǎng)合。關(guān)鍵詞多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)主站從站監(jiān)控系統(tǒng)Abstract Ina ccordancew ithth efe atuersof w aterw orks,i. e. ，manyp umpsin o perationa ndth ep umps， farfor mt hec ontrolst ation,th em ethodo fdesigninga na utomati(〕monitoringa ndc ontorlsy stemb asedo nM PIis p resented.Th eo perationalpr incipleo fth esy stemi san alyzed,th ed atac olection,data processing; communication between master station and slave station as wel as design and system software are discussed. Because MPI network communicationis used among master station, slave stations and PLC, the system is reliable and high cost-efective. It is， suitable for smal and mediumsized water works for distrbuted monitoring and control.Keywords MPI Masterst ation Slaves tation Monitoringa ndc ontorlsy stem
自來(lái) 水 廠 的自動(dòng)控制系統(tǒng)一般分為兩大部分，一對(duì)組態(tài)硬件要求較高，投資較大。相對(duì)而言，MPI網(wǎng)是水源地深水泵的工作控制，一是水廠區(qū)變頻恒壓供絡(luò)速度可達(dá)187.5 M bps，通過(guò)一級(jí)中繼器傳輸距離可水控制，兩部分的實(shí)際距離通常都比較遠(yuǎn)。某廠水源達(dá)Ikm 。根據(jù)水廠的具體情況，確定以MPI方式組地有3臺(tái)深井泵給水廠區(qū)的蓄水池供水。水廠區(qū)的成網(wǎng)絡(luò)，主站PLC為S7-300系列的CPU3121FM，從任務(wù)是對(duì)水池的水進(jìn)行消毒處理后，通過(guò)加壓泵向管站為S7-200系列的CPU222。這樣既滿足了系統(tǒng)要路恒壓供水。選用Siemens公司的S7系列可編程控求，又相對(duì)于Profibus網(wǎng)絡(luò)節(jié)省了三分之一的成本，制器(PLC)和上位機(jī)組成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)， 這種分布式監(jiān)控系統(tǒng)具有較高的性能價(jià)格比。系統(tǒng)對(duì)深水泵進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，對(duì)供水泵采用變頻器進(jìn)行恒中PLC的物理層采用RS - 485接口，網(wǎng)絡(luò)延伸選用壓控制以保證整個(gè)水廠的電機(jī)設(shè)備安全、可靠地運(yùn)帶防雷保護(hù)的中繼器，使系統(tǒng)的安全運(yùn)行得到了保行。證。MPI網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。1 多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(NWI)監(jiān)控系統(tǒng)的組成Sie me ns 公司S7系列PLC通常有MP」多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)與Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)兩種組網(wǎng)方式。Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用目前較為普遍，通用性較好，它由Profibus一DP, Profibus一FMS, Profibus一PA組成。Profibus - DP型用于分散外設(shè)間的數(shù)據(jù)傳輸，傳輸速率為9.6kbps一12Mbps，主要用于現(xiàn)場(chǎng)控制器與分散1/0之間的通信，可滿足交直流調(diào)速系統(tǒng)快速響應(yīng)的時(shí)間要求，特別適合于加工自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用;Profibus - FMS主要解決車(chē)間級(jí)通信問(wèn)題，完成中等傳輸速度的循環(huán)或非循環(huán)數(shù)據(jù)交換任務(wù)，適用于紡織、樓宇自動(dòng)化、可編程控制器、低壓開(kāi)關(guān)等;Profibus - PA型采用了OSI模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層，適用于過(guò)程自動(dòng)化的總線類(lèi)型。
標(biāo)簽：
多點(diǎn)
網(wǎng)絡(luò)
系統(tǒng)設(shè)計(jì)
自動(dòng)監(jiān)控
上傳時(shí)間：
2013-10-09
上傳用戶：fac1003
RS-232-C 是PC 機(jī)常用的串行接口,由于信號(hào)電平值較高,易損壞接口電路的芯片,與TTL電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL 電路連接。本產(chǎn)品(轉(zhuǎn)接器),可以實(shí)現(xiàn)任意電平下(0.8~15)的UART串行接口到RS-232-C/E接口的無(wú)源電平轉(zhuǎn)接, 使用非常方便可靠。
什么是RS-232-C 接口？采用RS-232-C 接口有何特點(diǎn)？傳輸電纜長(zhǎng)度如何考慮？答： 計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與終端之間的數(shù)據(jù)傳送可以采用串行通訊和并行通訊二種方式。由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。 在串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同 的設(shè)備可以方便地連接起來(lái)進(jìn)行通訊。 RS-232-C接口（又稱 EIA RS-232-C）是目前最常用的一種串行通訊接口。它是在1970 年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、 調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25 個(gè)腳的 DB25 連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)的電平加以規(guī)定。(1) 接口的信號(hào)內(nèi)容實(shí)際上RS-232-C 的25 條引線中有許多是很少使用的，在計(jì)算機(jī)與終端通訊中一般只使用3-9 條引線。(2) 接口的電氣特性 在RS-232-C 中任何一條信號(hào)線的電壓均為負(fù)邏輯關(guān)系。即：邏輯“1”，-5— -15V；邏輯“0” +5— +15V 。噪聲容限為2V。即 要求接收器能識(shí)別低至+3V 的信號(hào)作為邏輯“0”，高到-3V的信號(hào) 作為邏輯“1”(3) 接口的物理結(jié)構(gòu) RS-232-C 接口連接器一般使用型號(hào)為DB-25 的25 芯插頭座,通常插頭在DCE 端,插座在DTE端. 一些設(shè)備與PC 機(jī)連接的RS-232-C 接口,因?yàn)椴皇褂脤?duì)方的傳送控制信號(hào),只需三條接口線,即“發(fā)送數(shù)據(jù)”、“接收數(shù)據(jù)”和“信號(hào)地”。所以采用DB-9 的9 芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。(4) 傳輸電纜長(zhǎng)度由RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長(zhǎng)度應(yīng)為50 英尺，其實(shí)這個(gè)4%的碼元畸變是很保守的，在實(shí)際應(yīng)用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以實(shí)際使用中最大距離會(huì)遠(yuǎn)超過(guò)50 英尺，美國(guó)DEC 公司曾規(guī)定允許碼元畸變?yōu)?0%而得出附表2 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中1 號(hào)電纜為屏蔽電纜，型號(hào)為DECP.NO.9107723 內(nèi)有三對(duì)雙絞線，每對(duì)由22# AWG 組成，其外覆以屏蔽網(wǎng)。2 號(hào)電纜為不帶屏蔽的電纜。
2. 什么是RS-485 接口？它比RS-232-C 接口相比有何特點(diǎn)？答： 由于RS-232-C 接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)：（1） 接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL 電平不兼容故需使用電平轉(zhuǎn)換電路方能與TTL 電路連接。（2） 傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率為20Kbps。（3） 接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產(chǎn)生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。（4） 傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為50 英尺，實(shí)際上也只能 用在50 米左右。針對(duì)RS-232-C 的不足，于是就不斷出現(xiàn)了一些新的接口標(biāo)準(zhǔn)，RS-485 就是其中之一，它具有以下特點(diǎn)：1. RS-485 的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+（2—6） V 表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-（2—6）V 表示。接口信號(hào)電平比RS-232-C 降低了，就不易損壞接口電路的芯片， 且該電平與TTL 電平兼容，可方便與TTL 電路連接。2. RS-485 的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps3. RS-485 接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。4. RS-485 接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000 英尺，實(shí)際上可達(dá) 3000 米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1 個(gè)收發(fā)器， 即單站能力。而RS-485 接口在總線上是允許連接多達(dá)128 個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485 接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。因RS-485 接口具有良好的抗噪聲干擾性，長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)就使其成為首選的串行接口。 因?yàn)镽S485 接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。 RS485 接口連接器采用DB-9 的9 芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤(pán)連接的鍵盤(pán)接口RS485 采用DB-9（針）。3. 采用RS485 接口時(shí)，傳輸電纜的長(zhǎng)度如何考慮？答： 在使用RS485 接口時(shí)，對(duì)于特定的傳輸線經(jīng)，從發(fā)生器到負(fù)載其數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸所允許的最大電纜長(zhǎng)度是數(shù)據(jù)信號(hào)速率的函數(shù)，這個(gè) 長(zhǎng)度數(shù)據(jù)主要是受信號(hào)失真及噪聲等影響所限制。下圖所示的最大電纜長(zhǎng)度與信號(hào)速率的關(guān)系曲線是使用24AWG 銅芯雙絞電話電纜（線 徑為0.51mm），線間旁路電容為52.5PF/M，終端負(fù)載電阻為100 歐 時(shí)所得出。（曲線引自GB11014-89 附錄A）。由圖中可知，當(dāng)數(shù)據(jù)信 號(hào)速率降低到90Kbit/S 以下時(shí)，假定最大允許的信號(hào)損失為6dBV 時(shí)， 則電纜長(zhǎng)度被限制在1200M。實(shí)際上，圖中的曲線是很保守的，在實(shí) 用時(shí)是完全可以取得比它大的電纜長(zhǎng)度。 當(dāng)使用不同線徑的電纜。則取得的最大電纜長(zhǎng)度是不相同的。例 如：當(dāng)數(shù)據(jù)信號(hào)速率為600Kbit/S 時(shí)，采用24AWG 電纜，由圖可知最 大電纜長(zhǎng)度是200m，若采用19AWG 電纜（線徑為0。91mm）則電纜長(zhǎng) 度將可以大于200m； 若采用28AWG 電纜（線徑為0。32mm）則電纜 長(zhǎng)度只能小于200m。
標(biāo)簽：
232
RS
串行接口
電平
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