基于PC_Based PLC溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 流程圖

1、-范文最新推薦- 基于PC_Based PLC溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)+流程圖 摘要提出了一種基于PC_Based PLC的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案，描述了系統(tǒng)的硬件總體結(jié)構(gòu)，并對(duì)各模塊的功能和特點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)的說明；同時(shí)還分別給出了下位機(jī)與上位機(jī)的程序設(shè)計(jì)，并根據(jù)串行通信原理，建立了下位機(jī)ADAM-5510HC與上位機(jī)PC機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，這種溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不但可靠性高、穩(wěn)定性好，而且測(cè)溫精度可達(dá)±1，具有廣泛的應(yīng)用前景和推廣價(jià)值。7235關(guān)鍵詞PC_Based PLC溫度數(shù)據(jù)采集ADAM-5510HC畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要TitleDesign of

2、 Temperature Data Acquisition SystemAbstractA temperature data acquisition system based on PC_Based PLC was designed.The basic structures of the system hardwares and the functions of the inpidual module were described in this paper. The program of the master computer and the slave computer was given

3、 respectively, and the data transmission protocols between ADAM-5510HC and PC were established according to the principle of Serial Communication.The results show that this system is not only high reliability,good stability,but also the temperature measurement accuracy is up to±1.Thus this sy

4、stem has a broad prospect of application and dissemination value.KeywordsPC_Based PLC,temperature,data acquisition,ADAM-5510HC目次1緒論11.1課題背景11.2基于PC架構(gòu)的可編程序控制器21.3本文主要研究的內(nèi)容和任務(wù)31.4本文的組織結(jié)構(gòu)32基于PC架構(gòu)的可編程序控制器（PC_BASED PLC）的工作原理42.1PC_BASED PLC的硬件系統(tǒng)4 1.1.2國(guó)內(nèi)外溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展目前，國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了各種形形色色的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。按照設(shè)計(jì)方法的不同分類，可分為以

5、單片機(jī)為核心的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、以PLC（可編程控制器）為核心的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和以IPC（工業(yè)PC機(jī)）為核心的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)4。利用組態(tài)技術(shù)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是在以上三者特別是以IPC為核心的系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。以單片機(jī)為核心的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是體積小、成本低、集成度高、抗干擾能力和控制能力強(qiáng)5，因此廣泛應(yīng)用于智能儀器、儀表和小規(guī)模測(cè)控系統(tǒng)上。其缺點(diǎn)是硬件電路和軟件都需要單獨(dú)設(shè)計(jì)，不能充分利用PC機(jī)提供的各種軟、硬件資源，對(duì)設(shè)計(jì)人員的要求較高，產(chǎn)品常不具有通用性、與其他測(cè)控系統(tǒng)不兼容。PLC（可編程控制器）是由繼電器控制系統(tǒng)發(fā)展而來的，現(xiàn)已廣泛地應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域

6、，特別是在以開關(guān)量為主的系統(tǒng)中，已成為控制的主要手段。隨著電子及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC由原來的簡(jiǎn)單邏輯量控制，逐步具備了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的功能，在計(jì)算能力、抗干擾能力、響應(yīng)速度、通信聯(lián)網(wǎng)能力、靈活性及可維護(hù)性等方面的諸多優(yōu)點(diǎn)，PLC在溫度數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)中得到了大量應(yīng)用6。以IPC為核心的計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，最大的優(yōu)點(diǎn)在于可充分利用一般計(jì)算機(jī)提供的各種軟件和硬件資源，不僅開發(fā)方便，更可利用Windows或其他操作系統(tǒng)，方便地進(jìn)行生產(chǎn)的監(jiān)控管理。早期應(yīng)用中，系統(tǒng)是以PC機(jī)為核心的。設(shè)計(jì)人員根據(jù)系統(tǒng)的需求，設(shè)計(jì)好I/O接口電路，將其插入PC機(jī)的擴(kuò)展槽中，再利用C語(yǔ)言等程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言進(jìn)行軟件開發(fā)。這種系

7、統(tǒng)存在兩個(gè)問題:一是普通PC機(jī)不適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電磁干擾嚴(yán)重、高粉塵、震動(dòng)等惡劣環(huán)境，也不針對(duì)那么多的工業(yè)I/O設(shè)計(jì)；二是需要單獨(dú)設(shè)計(jì)I/O接口電路，獨(dú)立開發(fā)系統(tǒng)軟件。為解決這些問題，先后出現(xiàn)了專門適應(yīng)工業(yè)測(cè)控需要的計(jì)算機(jī)，專門的各種通用接口電路如A/D、D/A板卡及模塊，專門用于工控的簡(jiǎn)單易學(xué)開發(fā)工具——組態(tài)軟件。更重要的是，為使這三種控制技術(shù)發(fā)揮各自所長(zhǎng)，許多智能儀表和PLC都開發(fā)了與IPC通信的功能。這樣，IPC、基于單片機(jī)的智能儀表和PLC可共存于一個(gè)系統(tǒng)中，構(gòu)成集散型數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（智能儀表和PLC完成信號(hào)的前沿檢測(cè)與控制，IPC和組態(tài)軟件則用于系統(tǒng)的監(jiān)控）。國(guó)內(nèi)外

8、許多自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)產(chǎn)品，都是基于這種技術(shù)，如德國(guó)西門子公司、日本三菱、臺(tái)灣研華、中國(guó)時(shí)利和等。學(xué)術(shù)界對(duì)于這方面的研究主要有：基于組態(tài)王和ADAM5510的分布式監(jiān)控系統(tǒng)7、基于LabVIEW的便攜式多通道溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)8。 當(dāng)前，利用PC_Based PLC設(shè)計(jì)自動(dòng)控制系統(tǒng)在國(guó)際市場(chǎng)上已成為最受歡迎的工業(yè)控制方案，歐美等西方國(guó)家都把PC_Based PLC作為一個(gè)重點(diǎn)對(duì)象進(jìn)行研究開發(fā)，已投入市場(chǎng)的PC_Based PLC產(chǎn)品較多。在美國(guó)底特律汽車城，大多數(shù)汽車裝配自動(dòng)生產(chǎn)線、熱處理工藝生產(chǎn)線等都已由傳統(tǒng)的PLC控制改為PC_Based PLC控制。而國(guó)內(nèi)能見

9、到的PC_Based PLC有研華公司的ADAM-5510，泓格公司的I-8000。1.3本文主要研究的內(nèi)容和任務(wù)本文利用研華公司的基于PC架構(gòu)的可編程控制器（PC_Based PLC）ADAM-5510HC，設(shè)計(jì)一個(gè)熱電偶溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，可在實(shí)驗(yàn)室中實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度信號(hào)的自動(dòng)測(cè)量與采集功能。使用Visual Basic6.0語(yǔ)言編寫上位機(jī)程序，接收溫度數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)在文本文檔中；系統(tǒng)在接收數(shù)據(jù)的同時(shí)，要求能同步繪制出溫度變化曲線；要求系統(tǒng)能夠查詢歷史溫度信息。使用C語(yǔ)言編寫下位機(jī)程序，完成溫度數(shù)據(jù)的采集功能，并將數(shù)據(jù)傳給上位機(jī)。溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)主要應(yīng)該滿足如下功能指標(biāo)：a) 按

10、照參數(shù)設(shè)置的要求，進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)采集；b) 測(cè)溫精度為±1；c) 下位機(jī)向上位機(jī)發(fā)送溫度數(shù)據(jù)；d) 上位機(jī)接收溫度數(shù)據(jù)，并將溫度值和測(cè)量時(shí)間等信息存儲(chǔ)在文本文檔中；f) 上位機(jī)接收溫度數(shù)據(jù)時(shí)，同步畫出溫度變化曲線；g) 上位機(jī)可按測(cè)溫時(shí)間查詢歷史溫度數(shù)據(jù)。1.4本文的組織結(jié)構(gòu)第一章主要講溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展，以及本文的主要研究?jī)?nèi)容和任務(wù)。第二章詳細(xì)介紹了基于PC架構(gòu)的可編程控制器（PC_Based PLC）的工作原理，包括硬件組成、模擬量輸入模塊的選用與校準(zhǔn)、PC_Based PLC的工作流程，以及PC_Based PLC的軟件系統(tǒng)開發(fā)步驟。第三章主要講基于ADAM-5510HC

11、的溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)過程。從系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)講起，然后分別闡述系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容。 2）Security SRAM：由Dallas芯片上提供的小內(nèi)存區(qū)，大小為113B，主要用于存儲(chǔ)重要的用戶參數(shù)。3）Flash ROM：也稱快閃存儲(chǔ)器，具有EEPROM的電可擦除特點(diǎn)和EPROM結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。平常情況下與EPROM一樣是禁止寫入的，在需要的時(shí)候加入一個(gè)較高的電壓就可以寫入或擦除。具有斷電后不丟失信息、電可擦除、電可編程的特點(diǎn)。某些特定文件，如操作系統(tǒng)、BIOS和監(jiān)視程序，必須保存在Flash ROM中。用Flash ROM存放操作系統(tǒng)安全可靠，而且維護(hù)與升級(jí)都很方便，滿足了

12、PC_Based PLC的穩(wěn)定性要求。Flash ROM在ADAM-5510HC中也稱C盤。主要用于存儲(chǔ)用戶的最終程序，在運(yùn)行過程中其數(shù)據(jù)不可更改，作用相當(dāng)于PC_Based PLC的硬盤。用戶可以用隨機(jī)提供的程序?qū)⒆约旱淖罱K程序下載至ADAM-5510HC中。4）Flash Memory：讀寫存儲(chǔ)器，在ADAM-5510HC中也稱D盤，Reset后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。Flash Memory主要用于大量的重要參數(shù)的存儲(chǔ)，如參數(shù)表的存儲(chǔ)。Flash Memory的讀寫均以32KB為單位。5）Battery Memory：Battery Memory實(shí)際上為電池保護(hù)SRAM，具有系統(tǒng)掉電后數(shù)據(jù)不丟失的

13、特點(diǎn)，主要用于重要參數(shù)的保護(hù)。c) 串行通信接口ADAM-5510HC的底座上帶有三個(gè)串行通信口COM1、COM2、COM4和一個(gè)編程口COM3。編程口與上位機(jī)編程器-PC連接，用于系統(tǒng)程序和用戶程序的下載，也可用于RS-232方式通信。COM1固定于RS-232方式，可與其他串行設(shè)備通信，如Modem；COM2固定于RS-485方式，用于RS-485網(wǎng)絡(luò)通信；COM4是RS-232/RS-485復(fù)用方式。這些通信方式采用通用的通信協(xié)議，而不是特定廠家的專用通信協(xié)議，因此使用非常靈活，可與其他設(shè)備自由通信。2.1.2模擬量輸入模塊的選用原則模擬量輸入模塊用來將來自傳感器的電壓、電流、熱電偶（T

14、C）、熱電阻（RTD）等信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以供給主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和控制。模擬量輸入模塊一般有2路、4路、8路等規(guī)格，每路輸入信號(hào)都要經(jīng)過前置放大、多路選擇開關(guān)、D/A轉(zhuǎn)換、光電隔離等環(huán)節(jié)，最終送人存儲(chǔ)區(qū)或寄存器。 模擬量輸入模塊的校準(zhǔn)步驟：a）將模擬量輸入模塊接入ADAM-5510系統(tǒng)中，并確保要校準(zhǔn)的模塊安裝正確；b）配置適當(dāng)?shù)妮斎肓砍?，用一個(gè)精密電壓源做校準(zhǔn)電源連到模塊的+IN和-IN端點(diǎn)；c）對(duì)模塊加電并使它預(yù)熱30分鐘；d）啟動(dòng)ADAM-4000/5000 Utility；e）點(diǎn)擊【Zero Calibration】按鈕，將電壓源輸出調(diào)節(jié)到模塊所選量程的最小值，執(zhí)行零校準(zhǔn)命令；f）

15、點(diǎn)擊【Span Calibration】按鈕，將電壓源輸出調(diào)節(jié)到模塊所選量程的最大值，執(zhí)行滿量程校準(zhǔn)命令；g）對(duì)于溫度采集模塊，還需要執(zhí)行冷端補(bǔ)償（CJC）校準(zhǔn)命令。利用一個(gè)溫度模擬裝置，如冰水混合物，給溫度采集模塊輸入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)溫度信號(hào)，然后將此信號(hào)與模塊采集值比較。如果兩個(gè)值不同，調(diào)節(jié)CJC的偏移量，將模塊采集的溫度手動(dòng)調(diào)節(jié)至與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)相同931。2.2PC_Based PLC的工作流程基本上，PC_Based PLC的工作流程與PC機(jī)的是相似的：硬件上電后，系統(tǒng)對(duì)內(nèi)部寄存器、定時(shí)器及接口初始化。初始化完成后，將進(jìn)行自檢，對(duì)各功能部件進(jìn)行檢測(cè)，如圖2.2所示。圖2.2 PC_Based PLC的工作流程當(dāng)操作系統(tǒng)檢查到自動(dòng)運(yùn)行文件后，執(zhí)行自動(dòng)運(yùn)行文件內(nèi)的用戶程序；如果自動(dòng)運(yùn)行文件內(nèi)沒有用戶程序，則系統(tǒng)等待。如果有用戶程序，操作系統(tǒng)執(zhí)行