畢業(yè)設計（論文）基于MODEM與ADAM5510構成的水量信息化測控系統(tǒng)

1、摘要該系統(tǒng)是基于modem與adam-5510構成的水量信息化測控系統(tǒng)，其設計的基本原理由pc作為上位機，通過modem利用現(xiàn)有的公用電話網(wǎng)與遠端的modem進行撥號通信，發(fā)送命令，并讀取下位機上傳的數(shù)據(jù)與報警信息，adam-5510則作為下位機負責modem與水位傳感器及閘門的控制，同時向上位機傳送數(shù)據(jù)，當現(xiàn)場出現(xiàn)故障時，如果上下接通，則adam-5510自動向上位機傳送報警信息；若未與上位機接通，adam-5510首先自動撥號遠端的modem，當接通后就上傳報警信息，從而實現(xiàn)了無人值守。根據(jù)系統(tǒng)的設計內(nèi)容、主要技術指標及要求，該系統(tǒng)的設計以美國研華可編程控制器（adam-5510）為邏輯控

2、制核心設備，以kybw17系列壓力式水位傳感器作為數(shù)據(jù)采集裝置，以adam-5017作為模擬量輸入模塊，2塊adam-5050作為數(shù)字量輸入模塊，adam-5060作為數(shù)字量輸出模塊，采用直流供電的工作電源，用蓄電池作為備用，可以完成蓄電池和交流電的切換。adam-5510是臺灣研華公司開發(fā)的基于pc架構的可編程序控制器，用于數(shù)據(jù)的采集與控制，adam-5510的最大優(yōu)勢在于可使用高級語言編程，便于算法設計，用戶可以直接調(diào)用專用數(shù)據(jù)i/o和通信函數(shù)庫，避免大量的端口操作，使工作簡單易行，在編程和算法方面明顯優(yōu)于以往的可編程控制器。關鍵詞modem 研華可編程控制器adam-5510 水量信息化

3、 測量控制 水位傳感器 撥號通信 閘門控制 數(shù)據(jù)采集 基于modem與adam-5510構成的水量信息化測控系統(tǒng)前言我國是一個江河眾多，水資源缺乏的國家。當前，有灌溉設施的0.5億公頃耕地中有1/3供水不足。而目前灌溉用水的浪費現(xiàn)象又十分嚴重，灌溉用水的利用率只有40%左右。對于我國來說建立節(jié)水型社會是十分必要的。水利工程一般分布在較分散的偏僻山區(qū)和農(nóng)村、某些偏僻山區(qū)甚至信號極差，無法實現(xiàn)有線通信。管理人員較難及時掌握設備運行情況，比如設備的電源監(jiān)視、閘門開度、水位等信息。更難以實現(xiàn)遠程控制閘門啟閉了。而且這些系統(tǒng)只能由維護人員巡回檢查和維護。在這種情況下，設備的故障在維護人員巡檢之前是不會被

4、發(fā)現(xiàn)的。因此必須發(fā)展水渠的有線監(jiān)測自動化系統(tǒng)，一方面是監(jiān)測儀器的自動測量和數(shù)據(jù)自動采集，以提高數(shù)據(jù)采集速度，改善觀測人員的工作條件；另一方面是數(shù)據(jù)的集中處理和分析。在這就是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動報送，在無人值守的情況下快速準確地將水量數(shù)據(jù) 傳遞至水務數(shù)據(jù)中心，及時掌握水情信息，以優(yōu)化水量調(diào)度及進行控制決策。傳統(tǒng)方式即耗資大量的人力物力，有無法避免手工抄寫和計算帶來的差錯，現(xiàn)有的一些數(shù)據(jù)傳輸方法存在諸多的問題，如覆蓋范圍小、線路維護量大、電力載波上噪聲污染致使通信部 可靠等。采用modem可以解決上述存在的不足。通訊網(wǎng)絡的發(fā)展和農(nóng)村有線電話的普及為遠程通信和控制提供了條件。通過電話線指揮中心可以和分散的

5、水利設施以及用戶交換信息。指揮中心（水務中心）將指令通過電話線傳到執(zhí)行機構（plc）進而控制閘門達到調(diào)節(jié)水量的目的；檢測裝置（水位傳感器）將檢測到的水情通過電話線傳到指揮中心以供發(fā)送指令，plc還可以根據(jù)預先編好的程序?qū)﹂l門控制（pid控制），用戶亦可以向水務中心發(fā)送請求。這樣即達到了遙測遙控的目的，使監(jiān)控不受空間的限制，實現(xiàn)了無人值守。近年來modem通信基礎建設的發(fā)展，給實現(xiàn)上述任務提供了一個解決方法和通信平臺，而將plc與modem結合起來，形成一個有機整體，就可以解決上述問題。 第一章 系統(tǒng)概述一本系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能（一）、故障報警功能：對交流電、蓄電池及傳感器運行狀況進行時時監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)

6、故障能及時判斷分類并通知有關人員，以便做出相應處理。具有掉電保護功能（能將重要信息保存即使掉電也不會丟失）。（二）、數(shù)據(jù)采集處理：1對各路水位進行采樣，將采樣值轉(zhuǎn)換為4-20ma電流送入adam-5510模擬量輸入模塊adam-5017。2研華adam-5510對水位采樣值進行數(shù)字濾波，濾除干擾值，補償水位偏差，得到實際水位值。（三）、發(fā)送功能：1有線發(fā)送，通過modem 將采樣處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送至用戶要求的地點。2定時發(fā)送：按用戶規(guī)定的時間間隔將數(shù)據(jù)發(fā)出。3召測：根據(jù)用戶要求，可隨時發(fā)送所采集的數(shù)據(jù)。4存儲發(fā)送：通過串口將所保存的水位數(shù)據(jù)發(fā)送給接收機。（四）、顯示功能：系統(tǒng)上電正常工作后，工作

7、指示燈亮，工作指示燈閃爍時代表當前正在數(shù)據(jù)采集，工作指示燈不亮代表程序非正常終止。（五）、控制功能：根據(jù)實測數(shù)據(jù)及上位機發(fā)送的控制命令對閘門控制。二實現(xiàn)本系統(tǒng)的方案：根據(jù)基于modem與adam-5510構成的水量信息化測控系統(tǒng)的設計內(nèi)容、主要技術指標及要求，該系統(tǒng)的設計以美國研華可編程控制器（adam-5510）為邏輯控制核心設備，由pc作為上位機通過modem利用現(xiàn)有的公用電話網(wǎng)與遠端的modem進行撥號通信，發(fā)送命令，并讀取下未機上傳的數(shù)據(jù)與報警信息；adam-5510則作為下位機負責modem與水位傳感器及閘門的控制，同時向上位機傳輸數(shù)據(jù)，當現(xiàn)場出現(xiàn)故障時，如果上下接通，則adam-5

8、510自動向上位機傳送報警信息；若未與上位機接通，adam-5510首先自動撥號遠端的modem，當接通后就上傳報警信息，從而實現(xiàn)了無人值守。通過modem有線通信實現(xiàn)測量現(xiàn)場水位的控制和監(jiān)測，即通過現(xiàn)有的modem網(wǎng)絡傳輸遠程的各種數(shù)據(jù)信號到控制中心，同時可以完成控制中心對遠程采集點的控制。遠程采集點的測量主要通過水位傳感器對測站設立的多個不同測點進行水位的測量，考慮到測量現(xiàn)場、水渠的環(huán)境、水位傳感器的放置、應采用非零位的安裝法把水位傳感器安裝在泥淤泥面上，在計算測量值時應把測量值加上渠底到傳感器的垂直距離，從而得出實際液位值。這樣做可以很好的地避免淤泥對水位產(chǎn)生的影響，使測量值達到很高的精

9、度。系統(tǒng)中的傳感器的主要作用是將被測非電量轉(zhuǎn)換成與其有一定關系的電量，然后將測量的水位信號變換成電流信號，根據(jù)設計要求，需轉(zhuǎn)換成4-20ma的電流量送入可編程序控制器。 可編程序控制器(adam-5510),負責采集監(jiān)視信息,將需發(fā)送的監(jiān)測信息進行信息編碼,然后送到通信模塊進行通信,可編程序控制器(adam-5510)還負責接收由調(diào)度中心送來的信息,經(jīng)撥號工作站進行信息編碼后,再通過modem進行通信,然后由adam-5510接收該信息,經(jīng)plc編譯后,plc將通過自動閘門控制程序完成相應的控制。系統(tǒng)結構簡圖如下：傳感器變送器可編程控制器步進電動機閘門modem公用電話網(wǎng)modem 上位機pc

10、顯示電路按照pc_based plc網(wǎng)絡控制系統(tǒng)的體系結構，該系統(tǒng)可分為管理級和現(xiàn)場級，各級具體組成如下：1 管理級（1） pc機即上位機：支持visual basic 6.0軟件運行，提供rs-232串行通信接口；（2） 調(diào)制解調(diào)器。2 現(xiàn)場級（1） adam-5510 pc_ based plc；（2） adam-5017h模擬量輸入模塊，與壓力傳感器相連。根據(jù)壓力傳感器輸出電壓正比于被測液壓的特性，對各路水位進行采樣，將采樣值轉(zhuǎn)換為4-20ma的電流送入adam-5510。（3） adam-5050數(shù)字量i/o模塊，在這里作為數(shù)字量輸入模塊，完成手、自動切換，閘門上下限位，電機正、反轉(zhuǎn)等

11、控制功能。（4） adam-5056數(shù)字量輸出模塊，對交流電源指示燈、蓄電池運行指示燈 、電機運行指示燈及工作指示燈進行時時監(jiān)控，并給電機的驅(qū)動器提供脈沖信號和方向信號，進而控制步進電機工作。（5） 現(xiàn)場調(diào)制解調(diào)器（6） 電源，采用蓄電池和直流+24v電源供電，保證供電電源不間斷第二章 系統(tǒng)硬件組成2.1 pc_based plc 系統(tǒng)簡介2.1.1系統(tǒng)概述pc_based plc亦屬于plc的范疇,pc_based plc既具有傳統(tǒng)plc在功能、可靠性、速度、故障查找方面的特點，又具有pc的高速運算、豐富的編程語言、方便的網(wǎng)絡連接的優(yōu)勢。pc_based plc是以pc的軟硬件技術、網(wǎng)絡通信

12、技術為基礎，采用標準的pc開發(fā)語言進行開發(fā)，pc_based plc與傳統(tǒng)plc最顯著的區(qū)別是內(nèi)置了操作系統(tǒng)，因此用戶不需要再對底層硬件直接操作，而是通過操作系統(tǒng)對硬件直接進行管理。pc_based plc的工作流程與pc基本類似：硬件上電之后，系統(tǒng)對內(nèi)部寄存器、定時器及接口初始化。初始化完畢將進行自檢，如圖2-1所示。接通電源初始化硬件檢查檢查結果正常？進入用戶程序執(zhí)行用戶程序程序結束（end）?等待執(zhí)行新的用戶程序是否自動運行？手動執(zhí)行異常警告圖2-1 pc_based plc 的工作流程2.1.2 pc_based plc的硬件組成pc_based plc由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成。pc_

13、based plc的硬件系統(tǒng)，包括pc_bsased plc的硬件組成和系統(tǒng)配置。其硬件主要包括主控模塊、編程器、輸入/輸出模塊和底座。其軟件系統(tǒng)由操作系統(tǒng)、下載環(huán)境和開發(fā)環(huán)境三部分組成。一 主控模塊（1） 中央處理器（cpu） cpu是pc_based plc的核心，其性能決定了pc_based plc的計算能力、控制能力、處理速度、運行數(shù)據(jù)和通信能力。研華公司生產(chǎn)的pc_based plc adam-5510采用的是rdc公司的80188cpu。80188從8086基礎上發(fā)展起來，是一個內(nèi)部工作和外部輸入/輸出均為16位的微處理器，其最高主頻速度為8mhz，運算速度小于1mpips,具有1

14、6位數(shù)據(jù)通道，內(nèi)存尋址能力為1mb。adam-5510的cpu內(nèi)置了與ms-dos兼容的rom-dos實時操作系統(tǒng)。（2） 存儲器pc_based plc的存儲器主要用于存放操作系統(tǒng)、用戶程序和工作數(shù)據(jù)。存儲器的種類和形式很多，從種類來分，有rom、eprom、eeprom、ram；從安裝形式來分有直接插入的集成塊、存儲器塊、ic卡塊等；從用途來分，有系統(tǒng)程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、用戶程序存儲器。研華公司的pc_based plc adam-5510提供五種存儲區(qū)：sram、flash rom、security sram、flash memory、battery memory。（3）底座plc的

15、無源底板可提供總線和通信接口。adam-5510底座帶有4個i/o插槽，方便i/o模塊直接插入，i/o 模塊通過底座內(nèi)部的并行總線與cpu 卡通信，本機最多支持64個i/o 點。底座上還設置有三個串行通信口com1、com2、com4 和一個編程口com3。編程口與上位編程器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，可與其他串行設備通信，如modem;com2 固定于rs-485方式，用于rs-485 網(wǎng)絡通信；com4是rs-232/rs-485復用方式。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

16、靈活，可以與其他設備自由通信。（4）電源卡電源卡的主要作用是將外接電壓轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的高效率的低電壓，轉(zhuǎn)換后的低電壓可以為cpu卡、總線等提供工作電壓，保證整個系統(tǒng)安全可靠的工作。adam-5510 電源設計規(guī)格為+10+30v直流電壓，可以很方便地接入工業(yè)現(xiàn)場的+24v直流電壓。二編程器pc-based plc 的特點是內(nèi)部用戶程序可變更，能方便的修改和下載程序。用戶可以利用編程器來輸入、讀出、檢查、修改和調(diào)試程序，也可以用它監(jiān)視pc-based plc 的工作狀態(tài)、顯示錯誤代碼或修改系統(tǒng)寄存器的參數(shù)等。編程設備是pc-based plc 工作中不可缺少的設備。pc-based plc 具有開放

17、性、通用性高的特點不需要使用特定的編程器，可以直接使用計算機來編寫控制編程。通過pc-based plc 的rs-232 編程口與計算機連接，利用專用工具軟件，可以通過梯形圖和功能圖等方式編程，使得plc 編程和監(jiān)控更加方便。adam-5510還隨機提供了完整的c 語言函數(shù)庫，包括系統(tǒng)函數(shù)庫、i/o 函數(shù)庫、通信函數(shù)庫等。用戶使用c 語言編程，可方便的調(diào)用這些庫函數(shù)，以完成pc-based plc 的所有采集、控制和通信功能。三i/o 模塊1數(shù)字量i/o模塊pc-based plc 的數(shù)字量i/o 模塊可分為三種類型：輸入模塊、輸出模塊以及輸入/輸出模塊。（1）數(shù)字量輸入模塊pc-based

18、plc 的輸入模塊用于檢測來自現(xiàn)場的高低電平信號，如按鈕、行程開關、溫控開關、壓力開關等，并通過模塊內(nèi)部電路的濾波、光電隔離和電平轉(zhuǎn)換等電路將其轉(zhuǎn)換為pc-based plc 可處理的高低電平。按輸入點數(shù)分：常用的有8點、12點、16點、32點等。按工作電壓分：常用的有ttl電平、隔離輸入信號。隔離輸入通常使用光電隔離方式。按輸入信號類型分，有干、濕接點方式。干接點連接外部開關信號，規(guī)定外電路閉合時輸入為邏輯0，外電路開路時為邏輯1。濕接點連接外部電壓信號，0和1是按照電壓的閾值給出的。對于ttl 電平，00.8vwei 邏輯電平0，+2.4+30v為邏輯1。輸入信號的電源可以由plc提供，也

19、 可以由用戶自己供給，但是必須要注意外供電源一般不要與plc電源共地，此外還必須注意輸入電壓因不同的模塊而各不相同，不可接錯。（2）數(shù)字量輸出模塊輸出模塊的任務是將pc-based plc內(nèi)部的控制信號，轉(zhuǎn)換為外部所需的輸出電壓信號，驅(qū)動外部負載。由于pc-based plc要控制的對象多種多樣，因此輸出模塊也應根據(jù)負載進行選擇，通常分為直流輸出模塊、交流輸出模塊和交直流輸出模塊。按照輸出開關器件種類的不同又可分為兩種形式：一種是繼電器輸出型，輸出高低電平控制繼電器觸點的閉合或斷開，通過繼電器觸點控制外電路通斷，外電路可以使交流電路也可以是直流電路；另一種是 晶體管輸出型，通過高低電平使晶體管

20、截止或飽和導通以控制外部電路，可用來控制固態(tài)繼電器（ssr），進而控制加熱器、泵及動力設備，此種方式可通過增加光敏管實現(xiàn)25003000v的隔離。（3） 數(shù)字量i/o模塊數(shù)字量輸入輸出的每一個通道，既可以作為輸入又可以作為輸出。i/o狀態(tài)可以通過dip開關分別進行設置。注意：當已經(jīng)設置成輸出的通道若強迫接收輸入信號將會損壞通道。adam-5510的數(shù)字量i/o模塊的基本特性將在后面詳細介紹。 2.模擬量i/o模塊在工業(yè)控制過程中，存在大量的電壓、電流、溫度、壓力、流量等模擬量的采集與控制。模擬量i/o模塊包括模擬量輸入模塊和模擬量輸出模塊。模擬量輸入模塊的主要功能是對模擬量進行模數(shù)（a/d）轉(zhuǎn)

21、換，實現(xiàn)信號采集；模擬量輸出模塊的作用是對 數(shù)字量進行數(shù)模（d/a）轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)模擬量輸出，控制現(xiàn)場設備。（1）模擬量輸入模塊模擬量輸入模塊用來將來自傳感器的電壓、電流、熱電偶（tc）、熱電阻（rtd）等信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，以供給主控模塊進行數(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。每路輸入信號都要經(jīng)過前置放大、多路選擇開關、d/a轉(zhuǎn)換、光電隔離等環(huán)節(jié)最終送入存儲區(qū)域或寄存器。（2）模擬量輸出模塊模擬量輸出模塊的功能是進行d/a轉(zhuǎn)換，將plc處理后的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量信號，輸出到工業(yè)現(xiàn)場的相關執(zhí)行部件，從而控制現(xiàn)場的各種設備。輸出的模擬量有2路、4路等規(guī)格。模擬量輸出模塊由鎖存緩

22、沖器、多路選擇開關、光電隔離、d/a轉(zhuǎn)換和驅(qū)動電路所組成。當plc程序執(zhí)行到輸出模擬量指令時，數(shù)字量由程序指定的通道，經(jīng)d/a轉(zhuǎn)換后，從plc輸出端送出。adam-5510模擬量i/o模塊的基本特性將在后面詳細介紹。3.通信模塊通信模塊的作用是擴展pc-based plc控制器的通信功能，使之能夠和多個串口設備，如modem、智能儀表等進行連接，實現(xiàn)控制系統(tǒng)得多串口通信。如研華公司的adam-5090就是一個四串口擴展模塊，四個串口可以同時與不同的串行設備連接，通信速率最高可達115.2kbit/s，緩沖區(qū)可達128b。4.溫度采集模塊溫度采集模塊可以直接與熱電偶、熱電阻等溫度檢測元件連接，不

23、需要任何中間的轉(zhuǎn)換設備。溫度采集模塊實際上就相當于溫度變送器和a/d轉(zhuǎn)換器，能夠?qū)⑸a(chǎn)現(xiàn)場的溫度信號直接傳送給plc。研華公司的溫度采集模塊在本系統(tǒng)中不使用，這里就不作詳細介紹了。5.計數(shù)器模塊計數(shù)器模塊專門針對工業(yè)現(xiàn)場的高速脈沖信號進行計數(shù)，如流量、頻率等信號，并把類加值傳送至plc進行處理。adam計數(shù)器模塊在本系統(tǒng)中也不使用，這里也不作詳細的介紹。6.i/o模塊的選擇（1）數(shù)字量輸入輸出模塊的選擇數(shù)字量輸入模塊在選擇時應該考慮：a.輸入信號的選擇：如果現(xiàn)場設備輸出無源信號，例如按鈕、行程開關等開關信號，應該選擇可以接入干節(jié)點的數(shù)字量輸入模塊。如果輸出的是有源信號，如電壓，則選擇可以接入濕

24、節(jié)點或者直接電壓輸入的模塊。模塊的輸入電壓和類型應盡可能與現(xiàn)場設備的輸出電壓和類型一致?，F(xiàn)場設備輸出ttl電平，就應該選擇ttl電平輸入的模塊，而不能選擇隔離輸入的模塊，這是因為ttl電壓與隔離電壓不匹配。b.現(xiàn)場條件：應該根據(jù)現(xiàn)場的具體情況來選擇電壓的高低。如現(xiàn)場的工作環(huán)境惡劣、干擾較強或者離pc-based plc的距離較遠，通常要考慮選用較高的電壓，以提高抗干擾能力和減少長距離傳輸?shù)挠绊憽＠?，一?v的輸入不要超過10m。數(shù)字量輸出模塊在選擇時應該考慮：a.模塊與外部接線的方式：從模塊的外部接線方式來分，有隔離式和非隔離式，如果輸入的信號不需要隔離，應優(yōu)先考慮非隔離式，因為隔離式的價格

25、較高。b.輸出電壓（電流）的選擇：輸出的最高額定電壓（電流）應大于負載的額定值，如果負載電流過大，輸出模塊不能直接驅(qū)動時，應增加中間放大環(huán)節(jié)。對于電容性負載、熱敏電阻負載，考慮到啟停電容性或電感性負載時會產(chǎn)生的沖擊電壓（電流）的額定值還應留有足夠的余地。c.允許同時接通的輸出點數(shù)：在選用輸出模塊時，不應只考慮一個輸出電的驅(qū)動能力，還需看整個輸出模塊的滿負載能力，即輸出模塊同時接通點數(shù)的總電流值不得超過模塊規(guī)定的最大允許電流。d.輸出方式的選擇：根據(jù)實際工作情況合理選擇繼電器輸出、晶體管輸出。繼電器輸出價格便宜、使用電壓范圍廣、導通壓降小，承受瞬時過電流和過電壓的能力較強，且有隔離作用。但繼電器

26、有觸點，壽命較短，且響應速度較慢，適用于動作不頻繁的交直流負載。當驅(qū)動電感性負載時，最大開閉頻率不得超過1hz。晶體管輸出（直流）屬于無觸點開關輸出，適用于通斷頻繁的感性負載。感性負載在斷開瞬間會產(chǎn)生較高的反壓，必須采取抑制措施。（2）模擬量輸入輸出模塊的選擇a模擬量輸入模塊的選擇a.轉(zhuǎn)換的分辨率：分辨率高則采樣精度高。但要注意：不同范圍的輸入信號，其最小可分辨的信號單位不同。如16位的a/d轉(zhuǎn)換高于12位的a/d轉(zhuǎn)換。采用何種精度的分辨率取決于用戶希望被采集信號的還原程度。b.合理選擇電壓型或電流型輸入以及輸入范圍：一般情況下，電流型的抗干擾能力好于電壓型，傳輸距離也長于電壓型信號。模塊的輸

27、入量程要與現(xiàn)場信號的范圍相匹配，如輸入10mv信號，就要選擇相應的毫伏范圍，如15mv，而不能選擇5v量程。在合適的量程條件下，一定要兼顧采集精度與適應能力的平衡如10mv信號輸入，既可以選擇15mv量程，又可以選擇50mv量程。50mv下的適應能力強，但其絕對誤差會偏大；而在15mv量程下，采集精度相對較高；但是如果采集精度受到干擾，電壓超過量程范圍就可以丟采集量程造成損害。c.轉(zhuǎn)換速度：由于考慮到濾波效果，通常模塊采用積分式轉(zhuǎn)換，所以其轉(zhuǎn)換速率以毫秒計算。不同的模塊，轉(zhuǎn)換速度也不同，要求高的控制，可以考慮專用的高速模塊。 b模擬量輸出模塊的選擇模擬量輸出模塊的功能就是提供被控設備所需的輸入

28、信號，同樣要注意分辨率和輸出信號類型及量程的選擇。水位傳感器的選擇：水位測量是灌區(qū)測水量水工作的最基本要素之一。水位傳感器是將水位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成電訊號再進行傳送的關鍵設備，浮子式、超聲波式、壓阻式、感應式等各有不同的使用條件和范圍，傳感器選擇恰當與否直接影響到整個水位觀測系統(tǒng)的可靠性及精度。特別是在一些自然條件和管理要求較為復雜的地區(qū)，應進行充分比較、論證、最準選用適用的傳感器。不同傳感器有不同的土建安裝方式，同一類型的傳感器也有多種安裝方法，可建造水位觀測井，或就近依附于水工建筑物，也可在渠道中預制混凝土基礎，建造安裝支架。具體采用何種方式，要結合灌區(qū)特點，考慮淤積、浮草、冰塊撞擊等因素，根據(jù)實

29、際情況及經(jīng)濟能力而定，原則是首先要保證傳感器功能的發(fā)揮，并易于安裝、維護?？紤]到輸入模擬量的特點及性能價格比等因素，系統(tǒng)中所需的壓力傳感器應選用kybw17系列。考慮到測量現(xiàn)場、水渠的環(huán)境、水位傳感器的放置、應采用非零位的安裝法把水位傳感器安裝在泥淤泥面上，在計算測量值時應把測量值加上渠底到傳感器的垂直距離，從而得出實際液位值。這樣做可以很好的地避免淤泥對水位產(chǎn)生的影響，使測量值達到很高的精度。系統(tǒng)中的傳感器的主要作用是將被測非電量轉(zhuǎn)換成與其有一定關系的電量，然后將測量的水位信號變換成電流信號，根據(jù)設計要求，需轉(zhuǎn)換成4-20ma的電流量送入可編程序控制器。 kybw17系列傳感器采用kycw0

30、7系列傳感器與信號調(diào)理器bsw配接或直接把傳感器與調(diào)理器設計成一體，輸出信為420ma、15v等多種形式的標準信號，直接與顯示儀表、計算機接口。kybw17系列傳感器用于石油化工、冶金礦山、水利、城市供水和水利勘探等領域，進行液壓和液深的測量和控制。工作原理：檢測部分采用帶擴散電阻橋的單晶硅膜片，利用半導體的壓阻效應實現(xiàn)力電轉(zhuǎn)換，輸出信號正比于被測液壓，即u=kpx電源源源a三aasaaab s w調(diào)理器壓力與液壓的關系為：px=rhx， 式中 px變送器在安放點所受的壓力 r液體相對密度 hx 變送器檢測點至液面的深度變送器輸出信號與液深的關系（以420ma標準輸出為例）為 hx=(1-4)

31、.1/kr 另1/kr=e，則hx=(1-4)e，用標定的方法求得e，即可確定液深。特點：投入式結構，量程寬，分辨率高，體積小，精度高，不銹鋼外殼、全密封型機械防護、zp68、穩(wěn)定可靠、使用方便、防水電纜帶導氣管。生產(chǎn)廠家：康宇測控儀器儀表工程公司技術特性（一）：工作電壓/ma：510恒流（9vdc）存儲溫度/：-4085 相對濕度/%rh：100被測介質(zhì)：非腐蝕或弱腐蝕液體（一般為淡水）性能參數(shù)/m：量程01直到070(相對淡水)使用溫度：085技術特性(二)：非線性%fs：a. 0.10.2 b .0.20.3靈敏度濕度系數(shù)/c-1.fs a. (1-1.5)*10-4 b.(1.5-3)

32、*10-4重復性遲滯/%fs a.0.050.1 b.0.10.2零點溫度系數(shù)/c-1.fs a.(0.51)*10-2 b.(13)*10-4三相混合式步進電動機系統(tǒng)中閘門的開閉利用三相混合式步進電動機驅(qū)動，步進電機是一種常用的電氣執(zhí)行部件，廣泛應用于自動化控制領域。步進電機是一種用電脈沖進行控制、將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成相應角位移的電機。它的運轉(zhuǎn)需要配備一個專門的驅(qū)動電源，驅(qū)動電源的輸出受外部的脈沖信號和方向信號的控制，每一個脈沖信號可使步進電機 三相混合式步進電機驅(qū)動器 驅(qū)動器wd3-007：驅(qū)動器wd3-007采用交流伺服原理工作，它主要驅(qū)動百格拉公司2nm12nm 三相混合式步進電機，其輸

33、入電源電壓可以是220vac或110vac，控制信號可以是5vdc或24vdc(定貨時要說明清楚)，驅(qū)動不同電機時要求驅(qū)動器wd3-007輸出不同的電流。 wd3-007的主要特點1交流伺服工作原理，交流伺服運行特性，三相正弦電流驅(qū)動輸出；2只要環(huán)境溫度不超過55，驅(qū)動器就可以正常工作；3電路板采取三防處理，有過熱、過壓、欠壓、電機相間短路和過流保護功能；4驅(qū)動器的輸入電源是110vac或220vac，變化范圍是：-30%+20%；5電機和驅(qū)動器間僅用3根線，同交流異步電機一樣，減少連線出錯的可能性；6幾乎無共振和爬行，輸出相電流可設置，帶有十細分和半流功能特性，噪聲與交流伺服電機一樣；7比同

34、樣尺寸的反應式步進電機所產(chǎn)生的功率大20%左右；8電機的扭矩與它的轉(zhuǎn)速有關，而與電機每轉(zhuǎn)的步數(shù)無關；9電機每轉(zhuǎn)步數(shù)可依用戶要求分別設定為500、1000、5000、10000步/轉(zhuǎn)；10 由于驅(qū)動器采用了正弦電流驅(qū)動，使電機的空載啟動頻率高達4.3至5.3khz；11 電機上下電時，電機位置不變，停電后再上電位置不變，給工作帶來很大方便。二 、wd3-007電氣參數(shù)單相供電110v或220v輸入；變化范圍：-30%20%；頻率：4566hz驅(qū)動方式三相正弦電流驅(qū)動方式輸入電流110v供電時小于5安培；220v供電時小于3安培工作溫度小于55;存放：-4070輸出電壓110v供電時為3155va

35、c；220v供電時為3325vac輸出電流110v供電時為1.355.5a；220v供電時為0.662.5a功 耗功耗：80w； 內(nèi)部保險：6.3a尺寸、重量尺寸：18566155mm； 重量：1100克adam-5017模擬量輸入模塊adam-5017是一個具有16位分辨率，8通道模擬量差動輸入模塊，它在所有通道上提供可編程輸入范圍。它接受毫伏輸入（150mv,500mv）,伏特輸入（1v，5v和10v）和電流輸入（20ma,要求輸入電阻為125歐）。此模塊可軟件設定mv、v、ma等不同輸入類型和范圍dc3000v隔離保護；采樣速率為10hz，模擬量信號范圍即任意兩個輸入端之間的電壓不可超過

36、15v。注意：為保持采樣精度，請減少不使用的通道數(shù)。adam-5510模塊的前視圖如圖2-2所示，其應用接線如圖2-3，2-4所示：adam-5017的技術性能指標：模擬量輸入通道數(shù)：8通道模擬量差動輸入輸入類型：mv、v、ma輸入范圍：150mv、500mv、1v、5v、10vand20ma隔離電壓：3000vdc采樣速率：10hz/s模擬量輸入信號值：15vmax功耗：1.2w電源輸入范圍：+10到+30vdc（不帶隔離）零點漂移：1.5v/精度：0.1%輸入阻抗:2m左為圖2-2圖2-3：millivolt and volt input圖2-4：process current input

37、adam-5050數(shù)字量i/o模塊adad-5050是一個16通道的數(shù)字量輸入/輸出模塊。每個通道被確定為輸入或者輸出是通過設置其撥碼選擇開關來實現(xiàn)的。當轉(zhuǎn)換開關打開時為數(shù)字量輸出模式，轉(zhuǎn)換開關由adam-5510控制，此轉(zhuǎn)換開關也可用來控制固態(tài)繼電器，進而控制加熱器、泵及其他動力設備。adam-5050用作輸入時可以確定adam-5000系列的開關或者限位狀態(tài)，還可以接受遠端數(shù)字信號。其輸入為干濕節(jié)點輸入；輸出為：集電極開路，最大負載輸出的最高電壓30v，電流100ma,功率450mw。其前視圖如圖2-5所示：圖2-5：adam-5050前視圖應用接線圖如圖2-6，2-7所示：圖2-6： d

38、ry contact signal input (adam-5050)圖2-7： wet contact signal input (adam-5050)adam-5056數(shù)字量輸出模塊adam-5056是一個16通道數(shù)字量輸出模塊。輸出為集電極開路輸出，帶負載輸出的最高額度電壓30v，電流100ma。其前視圖如圖2-8所示：圖2-8modem的工作原理1.modem概述1）modem的功能modem是為適應數(shù)據(jù)通信的數(shù)字信號在具有優(yōu)先帶寬的模擬信道上進行遠距離傳輸?shù)男枰O計的，其功能有以下兩個方面：a.調(diào)制功能：modem接收數(shù)字信號，按一定的調(diào)制方式將其轉(zhuǎn)換為有限頻段的模擬信號在模擬信道

39、上傳輸。b.解調(diào)功能：modem在模擬信道上接收載有數(shù)字信號的有限頻段的模擬信號，按照預先約定的調(diào)制方式進行解調(diào)，將模擬信道上的數(shù)字信號還原成串行方波數(shù)字信號，并在接口上輸出。因此，modem的功能即是用數(shù)據(jù)終端設備和模擬傳輸線路之間起著模擬信號和數(shù)字信號之間的轉(zhuǎn)換作用。2）modem的一般組成結構：調(diào)制解調(diào)器一般有基帶處理、調(diào)制解調(diào)和信道形成三大部分組成，調(diào)制解調(diào)是modem的核心，此外還有均衡和取樣判決兩部分。其框圖如下：基帶處理理調(diào) 制 發(fā)送濾波器信道接收濾波器解調(diào)均衡取樣判決a.基帶處理是調(diào)制之前數(shù)字信號進行的一些處理，用于消除碼間干擾和適應不同的調(diào)制方式的需要。實際上基帶處理是一種碼

40、形的變換，也稱基帶波形的形成。b.信道形成是濾波器輸出信號調(diào)制頻譜并形成系統(tǒng)所需要的調(diào)制波的形成過程，主要有收發(fā)濾波器完成。其中，發(fā)送濾波器取出適合信道傳輸?shù)恼{(diào)制頻譜，該頻譜經(jīng)信道接收濾波器從中取出有用頻譜并濾除噪聲。c.調(diào)制和解調(diào)由乘法器實現(xiàn)，基本過程是數(shù)字信號與載波信號相乘，完成調(diào)制過程，送入信道傳輸，接收端接收后還原出原數(shù)據(jù)信號，完成解調(diào)過程。d.均衡設備用于消除因信道特性不理想而造成的失真，取樣判決器用于正確恢復出原來的數(shù)據(jù)信號。3）modem的分類：a.使用無線modemb.使用電路撥號modem：使用普通電話網(wǎng)的（pstn）的modem，又可分為人工呼叫/應答和自動呼叫應答的mod

41、em。2.modem工作原理：調(diào)制解調(diào)器由發(fā)送、接收、控制、接口、操縱面板及電源等部分組成。數(shù)據(jù)終端設備以二進制串行信號形式提供發(fā)送的數(shù)據(jù)，經(jīng)接口轉(zhuǎn)換為內(nèi)部邏輯電平送入發(fā)送部分，經(jīng)調(diào)制電路調(diào)制成線路要求的信號向線路發(fā)送。接受部分接收來自線路的信號，經(jīng)濾波、反調(diào)制、電平轉(zhuǎn)換后還原成數(shù)字信號送入數(shù)字終端設備。電話線可以使通信雙方在相距幾千公里的地方相互通話，是由于在每隔一定距離都設有中繼放大設備，保證話音清晰。在這些設備上若再配置modem，則能通電話的地方就可傳輸數(shù)據(jù)。一般電話線路的話音帶寬在3003400hz范圍，用它傳輸數(shù)字信號，其信號頻率也必須在該范圍。常用的調(diào)制方法有三種；頻移鍵控（fs

42、k）、相移鍵控(psk)、相位幅度調(diào)制(pam)。modem通常有三種工作方式：掛機方式、通話方式、聯(lián)機方式。電話線未接通是掛機方式；雙方通過電話線進行通話是通話方式；modem已聯(lián)通，進行數(shù)據(jù)傳輸是聯(lián)機方式。數(shù)模轉(zhuǎn)換的調(diào)制方法也有三種：（1）頻移鍵控（fsk）,用特殊的音頻范圍來區(qū)別發(fā)送數(shù)據(jù)和接收數(shù)據(jù)。如調(diào)頻modembell-103型發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的二進制被指定的專用頻率是：發(fā)送，信號邏輯0、頻率1070hz,信號邏輯1、頻率1270hz;接收，信號邏輯0、頻率2025hz,信號邏輯1、頻率2225hz。（2）相移鍵控（psk），高速的modem常用四相制，八相制，而四相制是用四個不同的相

43、位表示00、01、10、11四個二進制數(shù)，如調(diào)相modembell-212a型。該技術可以使300bps的modem傳送600bps的信息，因此在不提高線路調(diào)制速率僅提高信號傳輸速率時很有意義，但控制復雜，成本較高，把相制更復雜。（3）相位幅度調(diào)制（pam），為了盡量提高傳輸速率，不提高調(diào)制速率，采用相位調(diào)制和幅度調(diào)制結合的方法。它可用16個不同的相位和幅度電平，使1200bps的modem傳送19200bps的數(shù)據(jù)信號。該種modem一般用于高速同步通信中。調(diào)制解調(diào)器通電后，通常先進入掛機方式，通過電話撥號 撥通線路后進入通話方式，最后通過modem的“握手”過程進入聯(lián)機方式。正常使用時，由

44、使用者通過電話機或modem前面板的按鍵、內(nèi)部開關實現(xiàn)三種方式間的轉(zhuǎn)換。調(diào)制解調(diào)器與計算機連接是數(shù)據(jù)電路通信設備dce(datacircutterminatingeuipment)與數(shù)據(jù)終端設備dte(dataterminalequipment)之間的接口問題。dce與dte之間的接口是計算機網(wǎng)絡使用上的一個重要問題。任何一個通信站總要包括dce與dte，因此確定一個統(tǒng)一的標準接口，特別是對公用數(shù)據(jù)網(wǎng)有重要的意義。數(shù)據(jù)終端設備dte是產(chǎn)生數(shù)字信號的數(shù)據(jù)源或接收數(shù)字信號的數(shù)據(jù)宿，或者是兩者的結合，像計算機終端、打印機、傳真機等就是dte。將數(shù)據(jù)終端設備dte與模擬信道連接起來的設備就叫數(shù)據(jù)電路通

45、信設備dce，像modem就是dce。dte與dce之間的連接標準有cittv.10/x.26，與eiars-423-a兼容，是一種半平衡電氣特性接口。普通的modem通常都是通過rs-232c串行口信號線與計算機連接。rs-232是一種歷史悠久的計算機接口標準。（rs本是recommendstandard的縮寫），它于1969年被國際組織認可。rs-232的定義包括電氣特性（如電壓值）、機械特性（如接頭形狀）及功能特性（如腳位信號）等。它允許一個發(fā)送設備連接到一個接收設備以傳送資料；其原始規(guī)范的最大傳輸速度為20kbps，但事實上，現(xiàn)在的應用早已遠超過這個速度范圍。rs-232可說是相當簡單

46、的一種通信標準，若不使用硬件流控，則最少只需利用三根信號線，便可做到全雙工的傳輸作業(yè)。rs-232的電氣特性是屬于非平衡傳輸方式，抗干擾能力較弱，故傳輸距離較短，約為15米左右而已。rs-232c串行口信號分為三類：傳送信號、聯(lián)絡信號和地線（1）傳送信號：指txd（發(fā)送數(shù)據(jù)信號線）和rxd（接收數(shù)據(jù)信號線）。經(jīng)由txd接收的信息格式為：一個傳送單位（字節(jié)）由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位組成。（2）聯(lián)絡信號：指rts、cts、dtr、dsr、dcd和ri六個信號，各自功能為：rts（請求傳送），是pc向modem發(fā)出的聯(lián)絡信號。高電平表示pc機請求向modem傳送數(shù)據(jù)；cts（清除發(fā)送），

47、是modem向pc機發(fā)出的聯(lián)絡信號。高電平表示modem響應pc發(fā)出的rts信號，且準備向遠程modem發(fā)送數(shù)據(jù)。dtr（數(shù)據(jù)終端就緒），是pc向modem發(fā)出的聯(lián)絡信號。高電平表示pc機處于就緒狀態(tài)，本地modem和遠程modem之間可以建立通信信道。若為低電平，則強迫modem終止通信。dsr（數(shù)據(jù)裝置就緒），是modem向pc機發(fā)出的聯(lián)絡信號。它指出本地modem的工作狀態(tài)，高電平表示modem沒有處于測試通話狀態(tài)，可用和遠程modem建立通道。dcd（傳送檢測），是modem向pc發(fā)出的狀態(tài)信號。高電平表示本地dce截收到遠程modem發(fā)來的載波信號。ri（振鈴指示），是modem向p

48、c發(fā)出的狀態(tài)信號。高電平表示本地modem收到遠程modem發(fā)來的振鈴信號。（3）地線信號（gnd），為相連的pc向modem提供同一電勢參考點。56k高速modem是1997年才開始上市的撥號高速調(diào)制解調(diào)器，它的傳輸速率之所以能有高于傳統(tǒng)電話線路上33.6kbps的極限速率，是因為它采用了完全不同于33.6k的調(diào)制解調(diào)技術，其工作原理和使用要求與33.6k高速modem相比也有一定的區(qū)別。56k高速modem在通信系統(tǒng)中應用時，用戶端的模擬調(diào)制解調(diào)器與isp局端數(shù)字式調(diào)制解調(diào)器（局端modem）不是對等設備。其中用戶端56k高速modem的工作原理和接入方法與33.6k高速modem沒有什么

49、不同，仍然與電話線模擬連接，撥號上網(wǎng)，也仍然是用來完成數(shù)/模轉(zhuǎn)換工作，所以用戶在安裝和使用56k高速modem時，沒有任何新的要求而言。而isp局端的數(shù)字modem與普通模擬modem就完全不同了，isp局端modem 是一種純數(shù)字式調(diào)制解調(diào)器。該數(shù)字式調(diào)制解調(diào)器將isp局端數(shù)字設備直接與公用市話網(wǎng) (pstn)進行數(shù)字連接，也就是說isp局端數(shù)字信號進入交換系統(tǒng)時將繞過pcm的模/數(shù)轉(zhuǎn)換過程，將數(shù)字網(wǎng)上的數(shù)字信號經(jīng)過特殊數(shù)字編碼后取代調(diào)制過程，并采用與pstn數(shù)字網(wǎng)中現(xiàn)行的256離散信號直接進入數(shù)字交換。這樣在整個網(wǎng)絡系統(tǒng)中，除下載數(shù)據(jù)端的pcm中有數(shù)/模轉(zhuǎn)換和用戶端56k高速modem中有

50、數(shù)/模轉(zhuǎn)換外，其他各處都是純數(shù)字傳輸。可見，在服務端的純數(shù)字modem與pstn之間就不會產(chǎn)生任何模/數(shù)轉(zhuǎn)換噪聲了。這樣，若從isp端下載信息，則僅在用戶端的56k高速modem上經(jīng)過一次模/數(shù)轉(zhuǎn)換，所以下載速率極高。56k高速modem工作的基本條件是：客戶端的56k高速模擬調(diào)制解調(diào)器和主機端的遠程接入服務器（純數(shù)字調(diào)制解調(diào)器）必須支持相同的標準（x2或k56flex），最好是v.90標準主機端必須是數(shù)字線路連接，即干線端通道應該是t1、或isdn、或pri/bri線路在整個傳輸網(wǎng)中只能存在一次模/數(shù)轉(zhuǎn)換，即客戶端的56k高速模擬調(diào)制解調(diào)器的模/數(shù)轉(zhuǎn)換。下面的內(nèi)容摘自v.90技術白皮書：v.

51、90是itu（國際電信聯(lián)盟）制定的一個56kbps數(shù)據(jù)傳輸標準。v.90使得調(diào)制解調(diào)器能夠在標準公用電話網(wǎng)（pstn）上以高達56kbps 的速率接收數(shù)據(jù)。借助于開發(fā)多數(shù)internet和聯(lián)機服務提供商業(yè)已使用的到pstn 的數(shù)字連接能力，v.90克服了在傳統(tǒng)模擬調(diào)解調(diào)器上的理論速度極限。通過使用如v.42bis這樣的壓縮方案，v.90還能進一步提高數(shù)據(jù)吞吐能力。一般來講，電話網(wǎng)絡中唯一的模擬部分時電話公司的電話總局連接到每家用戶的那部分電話線，在過去的20年中，電話公司已經(jīng)使用數(shù)字線路連接替換了原有的大部分模擬網(wǎng)絡。但更換最慢的那部分網(wǎng)絡一直是每家用戶與電話總局之間的連接。在今后相當長的時間

52、內(nèi)，這部分連接仍可能是模擬線路。 1.服務器端仍可能是通過數(shù)字鏈路連接到電話公司的骨干線路上。 2.服務器端的信令在編碼過程中只使用電話網(wǎng)數(shù)字部分中所使用的256個pcm碼。換句話說，就是在這個轉(zhuǎn)換過程中不存在模擬信號轉(zhuǎn)換成離散數(shù)值pcm碼所造成的量化噪聲。3.這些pcm碼被轉(zhuǎn)換成響應的離散模擬電壓，并通過模擬線路傳送到客戶端調(diào)制解調(diào)器。在這個過程中沒有任何的信息丟失。4.客戶端調(diào)制解調(diào)器把接收到的模擬信號重新轉(zhuǎn)換成離散的網(wǎng)絡pcm碼，并解碼出發(fā)送端所發(fā)送的信息。上行通道和下行通道：不對稱操作 v.90編碼詳解 如上所述，v.90數(shù)字（即服務器端）modem發(fā)送的數(shù)據(jù)是一二進制數(shù)字的形式在ps

53、tn上傳輸。但是為了滿足上述列出的要點2這一條件，v.90數(shù)字modem必須以電話網(wǎng)的速度（8000hz）向客戶端的adc發(fā)送數(shù)據(jù)（每次8位）。這意味著modem的采樣速率必須與電話網(wǎng)的采樣速率相同。v.90modem連接 在握手序列中，v。90modem對線路進行檢測以確定下行通道中是否存在模-數(shù)轉(zhuǎn)換。它就以v.34方式進行連接。當遠端modem不支持v.90協(xié)議時，v.90模擬modem也嘗試建立一個v.34連接。v.90modem的任務就是鑒別256個可能的電壓值，并將其還原為8000pcm碼/秒。如果它真的能夠做到這一點，則下載速度將接近64kbps（8，000*8bit/code）。但事實證明仍存有幾個問題使傳輸速度稍微降低。 modem的工作模式和工作狀態(tài) modem的工作模式分為指令模式和在線模式兩種。在指令模式下，modem把送給它的數(shù)據(jù)作為指令解釋。處于在線模式下，modem對計算機發(fā)給它的數(shù)據(jù)不進行任何解釋，直接傳送到線路上。在通常的情況下，modem建立連接后直接進入在線模式，若載波信號丟失，則自動進入指令模式。 在連接狀態(tài)下，為了使modem從在線模式回到指令模式，需要等待一個保護時間（缺省為1秒鐘）后發(fā)出escape指令（缺省是+）,并等待一秒鐘之后再發(fā)出其他指令。modem的工作狀