基于USB與RS485總線的監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

摘要： PID 調(diào)節(jié)儀表與傳感器配合使用， 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)鋼制品生產(chǎn)線上罩式爐溫度的測(cè)量與顯示。通過(guò)相應(yīng)的執(zhí)行器， 可以實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)罩式爐設(shè)備的PID 調(diào)節(jié)和控制、報(bào)警控制、數(shù)據(jù)采集和記錄。然而對(duì)于具備多條生產(chǎn)線， 而每條生產(chǎn)線使用多個(gè)PID調(diào)節(jié)儀表的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境而言， 依次對(duì)每個(gè)儀表進(jìn)行操作并不方便。采用Borland C ++ Builder 6設(shè)計(jì)了PID 調(diào)節(jié)儀表的在線集中監(jiān)控系統(tǒng)。，利用Borland C ++ Bu ilder 6功能強(qiáng)大的圖形化控制界面， 及SPComm控件在串行口下編程， 通過(guò)USB轉(zhuǎn)RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換器， 很好地實(shí)現(xiàn)了對(duì)生產(chǎn)線上各個(gè)分區(qū)儀表的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程控制。

　　1 引言

　　為了有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線上各個(gè)分區(qū)儀表數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程控制， 采用Borland C ++ Bu ilder6, 通過(guò)USB轉(zhuǎn)RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換器， 設(shè)計(jì)了PID 調(diào)節(jié)儀表在線集中監(jiān)控系統(tǒng)。主要包括： 鋼制品生產(chǎn)線上罩式爐設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)， 以及PID 調(diào)節(jié)儀表的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

　　2 監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　監(jiān)控系統(tǒng)采用RS485總線結(jié)構(gòu)， 通過(guò)U SB 轉(zhuǎn)RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PID 調(diào)節(jié)儀表的網(wǎng)絡(luò)通信。RS485總線的特點(diǎn)是實(shí)施簡(jiǎn)單方便， 通過(guò)RS- 485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)， 其允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器， 完全可以滿足生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)配備多個(gè)PID調(diào)節(jié)儀表的組網(wǎng)需要。

　　圖1 監(jiān)控系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　3 監(jiān)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　3. 1 自整定專家PID調(diào)節(jié)儀表

　　自整定專家PID 調(diào)節(jié)儀表具備100 ~ 240VAC寬范圍輸入的開(kāi)關(guān)電源， 輸入采用數(shù)字校正及自校準(zhǔn)技術(shù)， 測(cè)量精確穩(wěn)定， 消除溫漂和時(shí)漂引起的測(cè)量誤差。儀表全面采用表面貼裝工藝， 并采用多重保護(hù)和隔離設(shè)計(jì)， 抗干擾能力強(qiáng)、可靠性好。

　　儀表采用先進(jìn)的專家PID 智能調(diào)節(jié)算法， 控制精確穩(wěn)定， 無(wú)超調(diào)， 具備高精度的自整定( AT )功能。

　　儀表輸出采用模塊化硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)， 可通過(guò)更換不同的功能模塊實(shí)現(xiàn)多種控制方式。PID控制輸出可選擇4mA ~ 20mA電流、( 1V ~ 5V電壓)、SSR驅(qū)動(dòng)、單相/三相SCR過(guò)零觸發(fā)和單相SCR移相觸發(fā)等多種方式， 另有兩路報(bào)警輸出功能， 還可選配變送輸出， 或標(biāo)準(zhǔn)通訊接口( RS485或RS232)。

　　儀表具有多類型輸入功能， 一臺(tái)儀表可以配接不同的輸入信號(hào)(熱電偶/熱電阻/線性電壓/線性電流/線性電阻)， 大大減少了備表的數(shù)量。其適用范圍非常廣泛， 可與各類傳感器、變送器配合使用， 實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、液位、容量、力等物理量的測(cè)量和顯示，并配合各種執(zhí)行器對(duì)電加熱設(shè)備和電磁、電動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行PID 調(diào)節(jié)和控制、報(bào)警控制、數(shù)據(jù)采集和記錄。

　　3. 2 USB轉(zhuǎn)RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換器

　　USB 轉(zhuǎn)RS485 協(xié)議轉(zhuǎn)換器是一款即插即用型的協(xié)議轉(zhuǎn)換器， 完全兼容U SB ( Universal Seria l Bus)Rev: 2. 0; 支持任何波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、數(shù)據(jù)收發(fā)時(shí)間間隔等參數(shù)， 是一款自適應(yīng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換器。

　　支持RS- 232 /485界面， 2Mbps以上數(shù)據(jù)傳輸速率。

　　支持自動(dòng)握手協(xié)議; 支持遠(yuǎn)程喚醒和電源管理; 支持USB總線直接取電， 無(wú)需外接電源( DC 5V) ; 驅(qū)動(dòng)程序分二次確認(rèn)， 第一次為芯片驅(qū)動(dòng)， 第二次為I /O 端口驅(qū)動(dòng)， 為同一目錄下的驅(qū)動(dòng)程序即可完成。

　　4 監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)

　　監(jiān)控系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)采用Borland C++ Builder 6設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)， 通過(guò)其功能強(qiáng)大的圖形化控制界面， 及SPComm控件在串行口下編程， 采用Modbus協(xié)議，通過(guò)USB 轉(zhuǎn)RS485協(xié)議轉(zhuǎn)換器， 很好地實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)與PID調(diào)節(jié)儀表的通訊功能， 從而可以方便的通過(guò)對(duì)上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)界面的操作， 實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)線上各個(gè)分區(qū)儀表的參數(shù)監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程操作控制。

　　該軟件系統(tǒng)主要包括三部分： 鋼制品生產(chǎn)線上罩式爐設(shè)備的溫度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)， 以及PID調(diào)節(jié)儀表的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)系統(tǒng)。