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。
上傳時間： 2013-10-09
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1. RS-232-C 詳解 22. 串口通信基本接線方法 123. 串口通訊的概念及接口電路 134. 有關RS232和RS485接口的問答 145. 同步通信方式 166. 通信協議197. 實戰串行通訊258. 全雙工和半雙工方式 339. 淺析PC 機串口通訊流控制 3410. 奇偶校驗 3511. 開發通信軟件的技術與技巧 3612. 接口技術的基本知識 4113. 一個單片機串行數據采集/傳輸模塊的設計 4414. 單工、半雙工和全雙工的定義 4815. 從RS232 端口獲得電源4916. 串行同步通信的應用5017. 串行通信波特率的一種自動檢測方法5318. RS-232、RS-422 與RS-485 標準及應用5619. 串口泵 6串行通信接口標準經過使用和發展，目前已經有幾種。但都是在RS-232標準的基礎上經過改進而形成的。所以，以RS-232C為主來討論。RS-323C 標準是美國EIA(電子工業聯合會）與BELL等公司一起開發的1969 年公布的通信協議。它適合于數據傳輸速率在0～20000b/s 范圍內的通信。這個標準對串行通信接口的有關問題，如信號線功能、電器特性都作了明確規定。由于通行設備廠商都生產與RS-232C制式兼容的通信設備，因此，它作為一種標準，目前已在微機通信接口中廣泛采用。在討論RS-232C 接口標準的內容之前，先說明兩點：首先，RS-232-C標準最初是遠程通信連接數據終端設備DTE(Data Terminal Equipment)與數據通信設備DCE（Data Communication Equipment)而制定的。因此這個標準的制定，并未考慮計算機系統的應用要求。但目前它又廣泛地被借來用于計算機（更準確的說，是計算機接口）與終端或外設之間的近端連接標準。顯然，這個標準的有些規定及和計算機系統是不一致的，甚至是相矛盾的。有了對這種背景的了解，我們對RS-232C標準與計算機不兼容的地方就不難理解了。其次，RS-232C 標準中所提到的“發送”和“接收”，都是站在DTE 立場上，而不是站在DCE 的立場來定義的。由于在計算機系統中，往往是CPU 和I/O設備之間傳送信息，兩者都是DTE，因此雙方都能發送和接收。
上傳時間： 2013-11-21
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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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在點對多點主從通信系統中,需要合適的接口形式和通信協議實現主站與各從站的信息交換。RS -485 接口是適合這種需求的一種標準接口形式。當選擇主從多點同步通信方式時,工作過程與幀格式符合HDLC/SDLC協議。介紹了采用VHDL 語言在FPGA 上實現的以HDLC/ SDLC 協議控制為基礎的RS - 485 通信接口芯片。實驗表明,這種接口芯片操作簡單、體積小、功耗低、可靠性高,極具實用價值。
上傳時間： 2013-11-02
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針對在設備中需要控制多個步進電機的需求，設計了基于RS-485網絡的步進電機控制系統。使用STM32單片機實現了Modbus RTU協議，有效解決了單個處理器不能同時控制大量步進電機的問題和多步進電機驅動系統中零點位置、極限位置信號處理的實時性的問題。該方法在多個項目中得到了應用，既能滿足實時性要求，又具有很好的擴展性能。步進電機的驅動使用了集成驅動芯片，詳細分析了該芯片的使用中的關鍵技術。
上傳時間： 2013-10-26
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上傳時間： 2013-10-08
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特點 最高輸入頻率 10KHz 計數速度 50/10000脈波/秒可選擇 四種輸入模式可選擇(加算,減算,加減算,90度相位差加減算) 90度相位差加減算具有提高解析度4倍功能 輸入脈波具有預設刻度功能 計數暫時停止功能 3組報警功能 15BIT類比輸出功能 數位RS-485界面 2:主要規格 脈波輸入型式: Jump-pin selectable current sourcing(NPN) or current sinking (PNP) 脈波觸發電位: HI bias (CMOS) (VIH=7.5V, VIL=5.5V) LO bias (TTL) (VIH=3.7V, VIL=2.0V) 最高輸入頻率: <10KHz (up,down,up/down mode) <3KHz (quadrature mode) 輸出動作時間 : 0.1 to 99.9 second adjustable 輸出復歸方式: Manual(N) or automatic (R or C) can be modif 繼電器容量: AC 250V-5A, DC 30V-7A 顯示值范圍: -199999 to 999999 類比輸出解析度: 15 bit DAC 輸出反應速度: < 1/f+10ms(0-90%) 輸出負載能力: < 10mA for voltage mode < 10V for current mode <[(V+)-7.5V]/20mA for two-wire mode 輸出之漣波: < 0.1% F.S. 通訊位址: "01"-"FF" 傳輸速度: 19200/9600/4800/2400 selective 通信協議: Modbus RTU mode 顯示幕: Red high efficiency LEDs high 14.22mm (.56") 參數設定方式: Touch switches 感應器電源: 12VDC +/-3%(<60mA) 記憶方式: Non-volatile E2PROM memory 絕緣耐壓能力: 2KVac/1 min. (input/output/power) 1600Vdc (input/output) 使用環境條件: 0-50℃(20 to 90% RH non-condensed) 存放環境條件: 0-70℃(20 to 90% RH non-condensed) CE認證: EN 55022:1998/A1:2000 Class A EN 61000-3-2:2000 EN 61000-3-3:1995/A1:2001 EN 55024:1998/A1:2001
上傳時間： 2013-11-23
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介紹了一種基于Freescale MC9S08SH4微處理器和AD7705模/數轉換器的智能傳感器系統設計,給出了系統硬件電路和軟件流程。該系統在普通傳感器上增加了軟件調零、浮點數據處理、多點測量及RS-485雙向通信等功能。工程應用表明,該系統具有測量精度高、結構緊湊、運行穩定、抗干擾能力強等優點。
上傳時間： 2013-10-22
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EAC-1000是廣州致遠電子有限公司開發的基于PXA270處理器(XScale架構)的嵌入式工業計算機，預裝正版MicrosoftWindows CE 5.0操作系統。板載1路CAN總線控制器、1路10/100M自適應以太網適配器、2路RS-485接口、4路RS-232接口，支持VGA顯示器接口。該主機具有資源豐富、接口齊全、功耗低、可靠性高等特點，非常適用于工業現場通訊和控制。EAC-1000主要特點是物理上集成多種通訊接口；軟件上支持多種協議。
上傳時間： 2013-11-16
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SmartARM9B92 是由廣州致遠電子有限公司完全按照工業級標準（EMC/EMI）設計開發的一款通用工控/教學開發平臺，其核心控制器采用了TI 公司最新推出的LM3S9000 系列芯片。LM3S9000 在通用處理性能方面取得了最新突破，實現了連接性、存儲器配置與高級運動控制的完美結合。SmartARM9B92 開發平臺提供了豐富的接口：外部總線接口（EPI）、USB OTG 接口、10/100Mbps 以太網接口、帶電氣隔離的CAN 接口、電機驅動板接口、帶電氣隔離的RS-485 接口、I2S 音頻接口、UART/Modem 接口和SD 卡接口等，同時集成了大容量存儲器，包括SRAM、SDRAM、NOR Flash 和NAND Flash。SmartARM9B92平臺將LM3S9B92 的功能特性發揮的淋漓盡致，最大程度上滿足客戶的應用需求。
上傳時間： 2013-10-31
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