基于多點網絡的水廠自動監控系統設計Design of MPI Based Automatic Monitoring and Control System in Water Works劉 美 俊(湖南工程學院，湘潭411101)摘要針對水廠工作水泵多、現場離控制站距離遠的特點，提出了一種基于MPI多點網絡的自動監控系統的設計方法，分析了系統的工作原理，介紹了系統中數據的采集與處理、主站與從站的通信原理以及系統軟件的設計。由于這種系統的主、從站PLC之間采用MPI網絡通信，具有運行可靠、性能價格比高的特點，所以適用于中小規模水廠的分布式監控場合。關鍵詞多點網絡主站從站監控系統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 水 廠 的自動控制系統一般分為兩大部分，一對組態硬件要求較高，投資較大。相對而言，MPI網是水源地深水泵的工作控制，一是水廠區變頻恒壓供絡速度可達187.5 M bps，通過一級中繼器傳輸距離可水控制，兩部分的實際距離通常都比較遠。某廠水源達Ikm 。根據水廠的具體情況，確定以MPI方式組地有3臺深井泵給水廠區的蓄水池供水。水廠區的成網絡，主站PLC為S7-300系列的CPU3121FM，從任務是對水池的水進行消毒處理后，通過加壓泵向管站為S7-200系列的CPU222。這樣既滿足了系統要路恒壓供水。選用Siemens公司的S7系列可編程控求，又相對于Profibus網絡節省了三分之一的成本，制器(PLC)和上位機組成實時數據采集和監控系統， 這種分布式監控系統具有較高的性能價格比。系統對深水泵進行遠程控制，對供水泵采用變頻器進行恒中PLC的物理層采用RS - 485接口，網絡延伸選用壓控制以保證整個水廠的電機設備安全、可靠地運帶防雷保護的中繼器，使系統的安全運行得到了保行。證。MPI網絡的拓撲結構如圖1所示。1 多點網絡(NWI)監控系統的組成Sie me ns 公司S7系列PLC通常有MP」多點網絡與Profibus現場總線網絡兩種組網方式。Profibus現場總線的應用目前較為普遍，通用性較好，它由Profibus一DP, Profibus一FMS, Profibus一PA組成。Profibus - DP型用于分散外設間的數據傳輸，傳輸速率為9.6kbps一12Mbps，主要用于現場控制器與分散1/0之間的通信，可滿足交直流調速系統快速響應的時間要求，特別適合于加工自動化領域的應用;Profibus - FMS主要解決車間級通信問題，完成中等傳輸速度的循環或非循環數據交換任務，適用于紡織、樓宇自動化、可編程控制器、低壓開關等;Profibus - PA型采用了OSI模型的物理層和數據鏈路層，適用于過程自動化的總線類型。
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基于USB接口的數據采集模塊的設計與實現Design and Implementation of USB-Based Data Acquisition Module路 永 伸(天津科技大學電子信息與自動化學院，天津300222)摘要文中給出基于USB接口的數據采集模塊的設計與實現。硬件設計采用以Adpc831與PDIUSBDI2為主的器件進行硬件設計，采用Windriver開發USB驅動，并用Visual C十十6.0對主機軟件中硬件接口操作部分進行動態鏈接庫封裝。關鍵詞USB 數據采集Adpc831 PDNSBDI2 Windriver動態鏈接庫Abstract T hed esigna ndim plementaitono fU SB-BasedD ataA cquisiitonM oduleis g iven.Th ec hips oluitonm ainlyw ithA dpc831a ndP DTUSBD12i sused for hardware design. The USB drive is developed場Wmdriver, and the operation on the hardware interface is packaged into Dynamic Link Libraries場Visual C++6.0. Keywords USB DataA cquisition Adttc831 PDfUSBD12 Windriver0 引言US B總 線 是新一代接口總線，最初推出的目的是為了統一取代PC機的各類外設接口，迄今經歷了1.0,1.1與2.0版本3個標準。在國內基于USB總線的相關設計與開發也得到了快速的發展，很多設計者從各自的應用領域，用不同方案設計出了相應的裝置[1,2]。數據采集是工業控制中一個普遍而重要的環節，因此開發基于USB接口的數據采集模塊具有很強的現實應用意義。雖然 US B總線標準已經發展到2.0版本，但由于工業控制現場干擾信號的情況比較復雜，高速數據傳輸的可靠性不容易被保證，并且很多場合對數據采集的實時性要求并不高，開發2.0標準產品的成本又較1.1標準產品高，所以筆者認為，在工業控制領域，目前開發基于USB總線1.1標準實現的數據采集模塊的實用意義大于相應2.0標準模塊。
上傳時間： 2013-10-23
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RS-232-C 是PC 機常用的串行接口,由于信號電平值較高,易損壞接口電路的芯片,與TTL電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL 電路連接。本產品(轉接器),可以實現任意電平下(0.8~15)的UART串行接口到RS-232-C/E接口的無源電平轉接, 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？傳輸電纜長度如何考慮？答： 計算機與計算機或計算機與終端之間的數據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，特別是在遠程傳輸時，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，要求通訊雙方都采用一個標準接口，使不同 的設備可以方便地連接起來進行通訊。 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 年由美國電子工業協會（EIA）聯合貝爾系統、 調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數據終端設備（DTE）和數據通訊設備（DCE）之間串行二進制數據交換接口技術標準”該標準規定采用一個25 個腳的 DB25 連接器，對連接器的每個引腳的信號內容加以規定，還對各種信號的電平加以規定。(1) 接口的信號內容實際上RS-232-C 的25 條引線中有許多是很少使用的，在計算機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 中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關系。即：邏輯“1”，-5— -15V；邏輯“0” +5— +15V 。噪聲容限為2V。即 要求接收器能識別低至+3V 的信號作為邏輯“0”，高到-3V的信號 作為邏輯“1”(3) 接口的物理結構 RS-232-C 接口連接器一般使用型號為DB-25 的25 芯插頭座,通常插頭在DCE 端,插座在DTE端. 一些設備與PC 機連接的RS-232-C 接口,因為不使用對方的傳送控制信號,只需三條接口線,即“發送數據”、“接收數據”和“信號地”。所以采用DB-9 的9 芯插頭座，傳輸線采用屏蔽雙絞線。(4) 傳輸電纜長度由RS-232C 標準規定在碼元畸變小于4%的情況下，傳輸電纜長度應為50 英尺，其實這個4%的碼元畸變是很保守的，在實際應用中，約有99%的用戶是按碼元畸變10-20%的范圍工作的，所以實際使用中最大距離會遠超過50 英尺，美國DEC 公司曾規定允許碼元畸變為10%而得出附表2 的實驗結果。其中1 號電纜為屏蔽電纜，型號為DECP.NO.9107723 內有三對雙絞線，每對由22# AWG 組成，其外覆以屏蔽網。2 號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？答： 由于RS-232-C 接口標準出現較早，難免有不足之處，主要有以下四點：（1） 接口的信號電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因為與TTL 電平不兼容故需使用電平轉換電路方能與TTL 電路連接。（2） 傳輸速率較低，在異步傳輸時，波特率為20Kbps。（3） 接口使用一根信號線和一根信號返回線而構成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產生共模干擾，所以抗噪聲干擾性弱。（4） 傳輸距離有限，最大傳輸距離標準值為50 英尺，實際上也只能 用在50 米左右。針對RS-232-C 的不足，于是就不斷出現了一些新的接口標準，RS-485 就是其中之一，它具有以下特點：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 的數據最高傳輸速率為10Mbps3. RS-485 接口是采用平衡驅動器和差分接收器的組合，抗共模干能力增強，即抗噪聲干擾性好。4. RS-485 接口的最大傳輸距離標準值為4000 英尺，實際上可達 3000 米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1 個收發器， 即單站能力。而RS-485 接口在總線上是允許連接多達128 個收發器。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備網絡。因RS-485 接口具有良好的抗噪聲干擾性，長的傳輸距離和多站能力等上述優點就使其成為首選的串行接口。 因為RS485 接口組成的半雙工網絡，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），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485 采用DB-9（針）。3. 采用RS485 接口時，傳輸電纜的長度如何考慮？答： 在使用RS485 接口時，對于特定的傳輸線經，從發生器到負載其數據信號傳輸所允許的最大電纜長度是數據信號速率的函數，這個 長度數據主要是受信號失真及噪聲等影響所限制。下圖所示的最大電纜長度與信號速率的關系曲線是使用24AWG 銅芯雙絞電話電纜（線 徑為0.51mm），線間旁路電容為52.5PF/M，終端負載電阻為100 歐 時所得出。（曲線引自GB11014-89 附錄A）。由圖中可知，當數據信 號速率降低到90Kbit/S 以下時，假定最大允許的信號損失為6dBV 時， 則電纜長度被限制在1200M。實際上，圖中的曲線是很保守的，在實 用時是完全可以取得比它大的電纜長度。 當使用不同線徑的電纜。則取得的最大電纜長度是不相同的。例 如：當數據信號速率為600Kbit/S 時，采用24AWG 電纜，由圖可知最 大電纜長度是200m，若采用19AWG 電纜（線徑為0。91mm）則電纜長 度將可以大于200m； 若采用28AWG 電纜（線徑為0。32mm）則電纜 長度只能小于200m。
上傳時間： 2013-10-11
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如同今天的許多通用單片機(MCU)已經把USB、CAN和以太網作為標準外設集成在芯片內部一樣，越來越多的無線網絡芯片和無線網絡解決方案也在向集成SoC 方向發展，比如第一代產品，Nordic公司nRF905，Chipcon公司cc1010 他們集成了8051兼容的單片機.這些無線單片機適合一般的點對點和點對多點的私有網絡應用，如單一產品的遙控器和抄表裝置等。無線通訊技術給智能裝置的互連互通提供了便捷的途徑，工業無線網絡作為面向工業和家庭自動化的網絡技術也正在向著智能，標準和節能方向發展。 目前在工業控制和消費電子領域使用的無線網絡技術有ZigBee、無線局域網(Wi-Fi)、藍牙(Blutooth)、GPRS通用分組無線業務、 ISM、IrDA等， 未來還能有3G、超寬頻(UWB)、無線USB、Wimax等。 當然還有大量的私有和專用無線網絡在工業控制和消費電子裝置中使用，其中ZigBee、GPRS是在目前在國內工業控制中討論和使用比較多的兩種，藍牙和無線局域網是在消費電子產品如手機、耳機、打印機、照相機和家庭中小企業網絡中廣泛使用的無線協議(個別工業產品也有應用，如無線視頻監控和汽車音響系統)，當然私有無線網絡技術和產品在工業也有很多的應用。 ZigBee是一個低功耗、短距離和低速的無線網絡技術，工作在2.4GHz國際免執照的頻率，在IEEE標準上它和無線局域網、藍牙同屬802家族中的無線個人區域網絡， ZigBee是有兩部分組成，物理和鏈路層符合IEEE802.15.4， 網絡和應用層符合ZigBee聯盟的規范。ZigBee聯盟是在2002年成立的非盈利組織，有包括TI、霍尼威爾、華為在內兩百多家成員， ZigBee聯盟致力推廣兼容802.15.4和ZigBee協議的平臺， 制定網絡層和應用架構的公共規范，希望在樓宇自動化、居家控制、家用電器、工業自動控制和電腦外設等多方面普及ZigBee標準。 GPRS是在現有的GSM 網絡發展出來的分組數據承載業務，它工作在標準的GSM頻率，由于是一個分組交換系統，它適合工業上的突發，少量的數據傳輸，還因為GSM網絡覆蓋廣泛，永遠在線的特點，GPRS特點適合工業控制中的遠程監控和測量系統。在工業控制應用中GPRS 芯片一般是以無線數傳模塊形式出現的，它通過RS232全雙工接口和單片機連接，軟件上這些模塊都內置了GPRS，PPP和TCP/IP協議，單片機側通過AT指令集向模塊發出測試，連接和數據收發指令，GPRS模塊通過中國移動cmnet進入互聯網和其他終端或者服務器通訊。目前市場常見的模塊有西門子G24TC45、TC35i，飛思卡爾G24，索愛GR47/48， 還有Wavecom 的集成了ARM9核的GPRS SoC模塊WMP50/100。GPRS模塊有區分自帶TCP/IP協議和不帶協議兩種，一般來講，如果是單片機側有嵌入式操作系統和TCP/IP協議支持的話或者應用的要求只是收發短信和語音功能的話，可以選擇不帶協議的模塊。 先進的SoC技術正在無線應用領域發揮重要的作用。德州儀器收購了Chipcon公司以后發布的CC2430 是市場上首款SoC的ZigBee單片機， 見圖1，它把協議棧z-stack集成在芯片內部的閃存里面， 具有穩定可靠的CC2420收發器，增強性的8051內核，8KRAM，外設有I/O 口，ADC，SPI，UART 和AES128 安全協處理器，三個版本分別是32/64/128K的閃存，以128K為例，扣除基本z-stack協議還有3/4的空間留給應用代碼，即使完整的ZigBee協議，還有近1/2的空間留給應用代碼，這樣的無線單片機除了處理通訊協議外，還可以完成一些監控和顯示任務。這樣無線單片機都支持通過SPI或者UART與通用單片機或者嵌入式CPU結合。 2008年4月發表CC2480新一代單片ZibBee認證處理器就展示出和TI MSP430 通用的低功耗單片機結合的例子。圖1 CC2430應用電路 工業控制領域的另一個芯片巨頭——飛思卡爾的單片ZigBee處理器MC1321X的方案也非常類似，集成了HC08單片機核心， 16/32/64K 閃存，外設有GPIO， I2C和ADC， 軟件是Beestack 協議，只是最多4K RAM 對于更多的任務顯得小了些。但是憑借32位單片機Coldfire和系統軟件方面經驗和優勢， 飛思卡爾在滿足用戶應用的彈性需求方面作的更有特色，它率先能夠提供從低-中-高各個層面的解決方案，見圖2。
上傳時間： 2013-11-02
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：單片機是一門實踐性非常強的學科，為此我們突破傳統思路，全面圍繞單片機試驗，從簡單的流水燈開始， 逐步的帶領大家從這些簡單的幾行或者10幾行的程序，來熟悉和理解單片機的指令。學指令 制作單片機教程之通過實驗學指令...未經許可不得轉載！通過實驗學指令之1把所有端口的同時置高置低，不斷閃爍通過實驗學指令之2p1 口3 路流水燈理解2 進制數與端口的關系通過實驗學指令之3 單片機的加法:把52h+0fch 結果送p1 口通過實驗學指令之4 單片機的乘法:把ff*03h 結果送p1通過實驗學指令之5 單片機的二進制加法 通過實驗學指令之6 單片機的兩位計數器通過實驗學指令之7 學習單片機的邏輯運算 通過實驗學指令之8 進一步學習單片機的邏輯運算通過實驗學指令之9 循環移位指令的流水燈 通過實驗學指令之10 理解熟悉散轉結構的程序通過實驗學指令之11 位操作指令的學習 通過實驗學指令之12 比較指令的學習與cy 位通過實驗學指令之13 該程序的功能是小喇叭1khz信號通過實驗學指令之14按p3.510 次p1 口led 按照2進制加1通過實驗學指令之15 使用定時器實現長時間的延時。通過實驗學指令之16 中斷的響應,p3.3 的小喇叭1khz 輸出通過實驗學指令之17p3.2的鍵盤數碼管顯示0 通過實驗學指令之18 中斷的響應,兩級中斷嵌套通過實驗學指令之19順序程序的結構通過實驗學指令之20p1 口的led 閃爍10 次后停止子程序的嵌套
上傳時間： 2013-10-11
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具有梯形反電動勢的永磁同步電動機通常被稱為無刷直流電動機，它具有結構簡單、體積小、重量輕、效率高、高功率密度、啟動扭矩大、慣量小和響應快等其它種類直流電機無法比擬的特性。采用電子換向器替代了傳統直流電動機的機械換向裝置，從而克服了電刷和換向器所引起的噪聲、火花、電磁干擾、壽命短等一系列弊病。由于無刷直流電動機既具備交流電動機的結構簡單、運行可靠、維護方便等一系列優點，又具 有直流電動機的運行效率高、無勵磁損耗以及調速性能好等諸多優點，故其在在家用消費類產品（空調、冰箱、洗衣機）和IT周邊產品（打印機、軟驅、硬驅）中得到廣泛的應用。 C8051F單片機是美國Silabs公司推出的一種與51系列單片機內核兼容的單片機，具有高速、高性能、高集成度。以C8051F020為例，具有如下特點： C8051F020片上系統單片機片內資源： 一、模塊外設 (1)逐次逼近型8路12位ADC0 轉換速率最大100ksps 可編程增益放大器PGA 溫度傳感器 (2)8路8位ADC1輸入與P1口復用 轉換速率500ksps 可編程增益放大器PGA (3)兩個12 位DAC (4)兩個模擬電壓比較器 (5)電壓基準內部提供2.43V 外部基準可輸入 (6)精確的VDD監視器 二、高速8051微控制器內核 流水線式指令結構速度可達25MIPS 22個矢量中斷源 三、存儲器 片內4352字節數據RAM 64KBFlash程序存儲器可作非易失性存儲
上傳時間： 2013-12-21
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C8051F040/1/2/3/4/5/6/7混合信號ISP FLASH 微控制器數 據 手 冊 C8051F04x 系列器件是完全集成的混合信號片上系統型MCU，具有64 個數字I/O 引腳（C8051F040/2/4/6）或32 個數字I/O 引腳（C8051F041/3/5/7），片內集成了一個CAN2.0B 控制器。下面列出了一些主要特性；有關某一產品的具體特性參見表1.1。 高速、流水線結構的8051 兼容的CIP-51 內核（可達25MIPS） 控制器局域網（CAN2.0B）控制器，具有32 個消息對象，每個消息對象有其自己的標識 全速、非侵入式的在系統調試接口（片內） 真正12 位（C8051F040/1）或10 位（C8051F042/3/4/5/6/7）、100 ksps 的ADC，帶PGA 和8 通道模擬多路開關 允許高電壓差分放大器輸入到12/10 位ADC（60V 峰-峰值），增益可編程 真正8 位500 ksps 的ADC，帶PGA 和8 通道模擬多路開關（C8051F040/1/2/3） 兩個12 位DAC，具有可編程數據更新方式（C8051F040/1/2/3） 64KB（C8051F040/1/2/3/4/5）或32KB（C8051F046/7）可在系統編程的FLASH 存儲器 4352（4K+256）字節的片內RAM 可尋址64KB 地址空間的外部數據存儲器接口 硬件實現的SPI、SMBus/ I2C 和兩個UART 串行接口 5 個通用的16 位定時器 具有6 個捕捉/比較模塊的可編程計數器/定時器陣列 片內看門狗定時器、VDD 監視器和溫度傳感器具有片內VDD 監視器、看門狗定時器和時鐘振蕩器的C8051F04x 系列器件是真正能獨立工作的片上系統。所有模擬和數字外設均可由用戶固件使能/禁止和配置。FLASH 存儲器還具有在系統重新編程能力，可用于非易失性數據存儲，并允許現場更新8051 固件。片內JTAG 調試電路允許使用安裝在最終應用系統上的產品MCU 進行非侵入式（不占用片內資源）、全速、在系統調試。該調試系統支持觀察和修改存儲器和寄存器，支持斷點、觀察點、單步及運行和停機命令。在使用JTAG 調試時，所有的模擬和數字外設都可全功能運行。每個MCU 都可在工業溫度范圍（-45℃到+85℃）工作，工作電壓為2.7 ~ 3.6V。端口I/O、/RST和JTAG 引腳都容許5V 的輸入信號電壓。C8051F040/2/4/6 為100 腳TQFP 封裝（見圖1.1 和圖1.3的框圖）。C8051F041/3/5/7 為64 腳TQFP 封裝（見圖1.2 和圖1.4 的框圖）。
上傳時間： 2013-10-24
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在C8051F系列單片機中集成有多通道8位、10位、12位或16位的SAR型ADC，能夠滿足大多數數據采集的應用需求；集成跟蹤和保持電路；集成模擬多路復用器(AMUX)。 采樣頻率從100ksps到1Msps。 片內溫度傳感器可直接配置到ADC的輸入端。 C8051F04x系列集成可編程增益放大器(PGA)和高電壓差分放大器(HVDA)，可接受60V的差動模擬電壓輸入。 集成越限檢測器，可監視模擬量的變化范圍，越限能產生中斷。 C8051F06x系列集成DMA接口，提高對轉換結果的讀取效率。 ADC轉換啟動方式：軟件設置寄存器位啟動；定時器溢出啟動；外部管腳信號啟動。
上傳時間： 2013-10-13
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FPGA與ARM EPI通信，控制16路步進電機和12路DC馬達 VHDL編寫的，，，，，
上傳時間： 2013-10-21
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介紹了一種基于FPGA的多軸控制器，控制器主要由ARM7（LPC2214）和FPGA（EP2C5T144C8）及其外圍電路組成，用于同時控制多路電機的運動。利用Verilog HDL 硬件描述語言在FPGA中實現了電機控制邏輯，主要包括脈沖控制信號產生、加減速控制、編碼器反饋信號的辨向和細分、絕對位移記錄、限位信號保護邏輯等。論文中給出了FPGA內部一些核心邏輯單元的實現，并利用Quartus Ⅱ、Modelsim SE軟件對關鍵邏輯及時序進行了仿真。實際使用表明該控制器可以很好控制多軸電機的運動，并且能夠實現高精度地位置控制。
上傳時間： 2014-12-28
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