下载文档原格式
基于51单片机的智能仪表与组态王的通讯圈子类别：嵌入式系统(未知) 2009-8-10 23:01:00[我要评论] [加入收藏] [加入圈子]1、引言随着工业自动化进程的不断加快，现场仪器、仪表、设备正不断向数字化、智能化和网络化方向推进。
单片机以其强大的现场数据处理能力，低廉的价格，紧凑的系统结构、高度的灵活性，微小的功耗等一系列优良特性成为构建智能化现场仪器仪表、设备的重要手段，现已广泛应用于工业测量和控制系统中。
组态王Kingview工控组态软件以其工作性能稳定可靠、人机界面友善、硬件配置方便以及编程简单易用同时其驱动程序较为丰富，如支持DDE、板卡、OPC服务器、PLC、智能仪表、智能模块等；支持ActiveX控件、配方管理、数据库访问、网络功能、冗余功能。
其扩展性强，配有加密锁，支持工程加密；可方便与管理计算机或控制计算机联网通信等优良特性，提供了对工业控制现场大量数据进行采集、监控、处理的解决方案。
在各种工业控制领域中得到了大量使用[1-2]。
将单片机和组态王优良的特性结合起来，使它们实现“强强联合”，成为改造传统工业，提升企业技术竞争力的重要趋势。
目前许多测控系统是由通用机或工控机和底层单片机控制装置组成，通用机或工控机通过组态软件控制现场仪器设备，单片机采集数据和现场状态通过串行口传送到通用机或工控机，由组态软件对采集到的现场数据进行分析、存储或显示，并将命令和控制通过串行口传到单片机以监控现场设备的运转。
可靠地实现它们之间的通讯是实现各种测控任务必须解决的首要问题。
对于一些重要名家厂商的板卡和模块，一般组态王可直接提供为数据采集和控制所需的底层硬件设备的驱动程序。
但对于绝大多数一般用户自行设计开发的采集、控制装置则没有驱动程序提供。
因此实现它们“强强联合”，必须解决它们之间之间的通信问题。
迄今为止，人们对单片机与组态王的通信问题进行了广泛的研究[1-2]。
目前，单片机与组态王的通讯方法有主要有3种[3]：①利用组态的驱动程序开发包进行驱动开发自己的通讯驱动程序，该方法适用于专业厂商；②通过动态数据交换(DDE)方式进行通讯，该方法带来一些额外的开销，如会降低系统实时性，增加系统的不可靠性等，对开发人员的要求也更高。
成绩评定表课程设计任务书摘要随着社会经济的迅速发展，人们对温度的控制系统可靠性的要求不断提高。
把先进的自动化技术、控制技术、通讯及网络技术等应用到温度控制领域，成为对温度系统的新要求。
温度控制系统集自控技术、电气技术、现代控制技术于一体。
采用该系统进行温度控制可以提高供温度系统的稳定性和可靠性，方便地实现温度系统的集中管理与监控；同时系统具有良好的节能效果，这在能量日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计该系统，对于提高企业效率以及人民的生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。
本课题利用无线通信平台控制系统，结合组态王监控软件设计人机对话界面，实现温度控制系统设计。
通过对现场系统数据的采集处理，在组态王中实现动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线和报表输出等功能。
同时利用智能仪表控制系统，在所设计的组态王监控界面中，进行相关仪表调校和控制器参数整定。
最后向用户提供温度控制系统的动态运行结果。
关键词：无线通信平台；温度；组态王；目录1绪论 (1)1.1课题研究背景 (1)1.2课题研究意义 (2)1.3设计内容及要求 (2)2 系统设计方案简介 (4)2.1无线通信模块设计简介 (4)2.2组态王界面设计简介 (4)2.3 PD控制器简介 (5)2.4数据采集部分的设计 (5)3 系统硬件设计 (7)3.1温度自动控制实验箱连接 (7)3.1.1温度控制箱主要部件说明 (8)3.2温度传感器PT100 (9)3.3无线通信网络模块 (10)4系统软件设计 (14)4.1组态王概述 (14)4.2 组态王人机界面设计 (15)4.2.1新建工程和画面 (15)4.2.2监控主界面 (16)4.2.3实时趋势曲线 (17)4.2.4历史趋势曲线 (18)4.2.5报警窗口 (19)4.3组态王变量设置 (20)4.4动画连接 (23)4.5组态王主要软件程序及实验时所需变量的定义 (25)5系统运行结果分析 (27)5.1系统运行 (27)5.2运行结果分析 (27)6 系统总结 (28)参考文献 (29)1绪论1.1课题研究背景温度控制在电子、冶金、机械等工业领域应用非常广泛。
基于PLC和组态王的泵站监控系统设计一、本文概述随着工业自动化技术的快速发展，泵站作为城市基础设施的重要组成部分，其运行效率和安全性日益受到人们的关注。
传统的泵站监控系统往往存在功能单操作复杂、维护困难等问题，已无法满足现代泵站管理的需求。
本文提出了一种基于PLC（可编程逻辑控制器）和组态王（KingView）的泵站监控系统设计，旨在提高泵站的自动化水平和运行效率，保障泵站的安全稳定运行。
本文首先介绍了泵站监控系统的研究背景和意义，阐述了基于PLC和组态王的泵站监控系统的基本原理和组成结构。
接着，文章详细分析了泵站监控系统的功能需求和技术要求，包括数据采集与处理、设备控制、报警与故障处理、数据存储与分析等方面。
在此基础上，文章设计了基于PLC和组态王的泵站监控系统的硬件和软件架构，并详细描述了各个模块的功能和实现方法。
本文还探讨了泵站监控系统的网络通信技术，包括PLC与上位机之间的通信、PLC与现场设备之间的通信等，确保泵站监控系统的实时性和可靠性。
文章还对泵站监控系统的安全性和稳定性进行了分析，并提出了相应的保障措施。
本文总结了基于PLC和组态王的泵站监控系统的优势和特点，展望了泵站监控系统未来的发展趋势和应用前景。
通过本文的研究，旨在为泵站监控系统的设计与实现提供有益的参考和借鉴。
二、泵站监控系统概述泵站监控系统是水利工程中的重要组成部分，其主要功能是对泵站的运行状态进行实时监控、控制和管理，以确保泵站的安全、高效运行。
泵站监控系统通常由数据采集与传输系统、控制系统、人机界面系统等多个子系统组成。
随着自动化技术的不断发展，泵站监控系统的智能化、网络化、远程化已成为发展趋势。
在泵站监控系统中，PLC（可编程逻辑控制器）扮演着核心控制器的角色。
PLC以其强大的数据处理能力、稳定的运行性能和灵活的编程方式，被广泛应用于泵站监控系统中。
PLC可以实现对泵站设备的远程控制、数据采集、状态监测、故障报警等功能，提高泵站运行的安全性和可靠性。
天辰仪表与组态王6.51的通讯建立和调试设置1首先打开桌面“组态王6.51”图表，进入到工程管理器。
2点击“新建”按钮。
3弹出对话框。
4点击“浏览”选择项目建立的路径，本例D:\组态王与天辰仪表\天辰仪表。
点击“打开”，“确定”。
5“是否将新建的工程设置成当前工程”，“是”和“否”无所谓。
不影响工程调试，6双击新建项目“天辰仪表”。
如图所示。
7在“系统”里面点击“设备”双击“新建”。
弹出对话框选择“设备驱动”“智能仪表”“昆仑天辰”“全系列2002”“串口”“下一步”。
8输入设备名称，本例“天辰仪表”。
“下一步”。
9选择通讯所使用的COM口。
本例“COM1”。
“下一步”。
10输入仪表地址（与仪表参数设置一样）。
本例“1”。
“下一步”“完成”。
11双击“COM1”，设置“COM1”参数，按下图设置（组态软件给出的最优设置），“确定”。
完成设置。
12右键桌面“我的电脑”“管理”“设备管理器”“端口”“通讯端口（COM1）”13双击“通讯端口（COM1）”进行如下设置。
14开始建立变量，点击“变量”“变量组”“新建”15双击“新建”弹出对话框，按如下设置。
“确定”。
16建立画面，点击“画面”“新建”17双击“新建”弹出对话输入画面名称进行设置，本例“天辰仪表主显示”。
“确定”。
18选择““工具”图形“T”（文本）。
19在画面部位点击一下，光标开始闪动，随便输入数字后点击“工具箱”中的“箭头”工具20双击刚建立的文本框，弹出对话框，点击“模拟值输出”21弹出对话框，点击“？”22弹出对话框，点击“主显示”“确定”。
23如下图确定。
24点击“文件”“切换到View”进入到运行状态。
组态王与ifix 在使用上的差别以组态王6.55和ifix5.8为例根据功能的不同，可以把组态软件分为画面编辑和运行、实时数据库、驱动程序三个部分。
本文档从这三个方面入手，就组态王与ifix 在使用上的差别进行简单的分析。
一． 驱动程序方面的不同驱动程序相当于货物运输中的工具,货物从起点运送到终点就需要各种各样的运输工具,汽车、轮船、飞机，以及其他的各种工具。
同样的，组态软件想要采集到PLC 、智能仪表等下位机的数据，也必须要“交通工具”的参与，而在数据采集的过程中，驱动程序就恰恰充当了“交通工具”的作用。
1. 组态王中的驱动程序组态王中内置了各大品牌的多种下位机的驱动，使用时只需要在设备窗口对需要采集的下位机驱动进行简单的设置即可。
用于数据显示用于缓存数据，数据报警用于采集数据新建驱动选择下位机驱动高级查找功能（用高级查找功能,配置下位机驱动）2.Ifix中的驱动程序Ifix只内置了一个仿真驱动，如果要对下位机进行数据的采集，则必须安装相应的驱动，然后进行相关的配置。
驱动的配置打开系统配置驱动选择二. 数据库上的不同数据库在组态的过程中起到一个仓库的作用,组态软件通过驱动程序采集到的下位机数据都可存放在数据库里面。
方便历史数据的查看与分析。
1.组态王中的数据库在组态王中，所涉及的数据库为关系数据库，即通过设置以及程序关联的外部的数据库。
这里外部的数据库有多种，如Access，SQL server。
通过对记录体的设置和程序代码的编写就可对外部的数据库进行读写了。
SQL访问管理器创建记录体2.ifix中的数据库在ifix中，一样可以与外部的数据库进行关联，并且自带了一个过程数据库。
因此，在数据存储与分析方面，ifix具有更加强大的功能。
打开数据库管理器数据库管理器功能菜单变量编辑三.画面编辑和画面运行上的不同1.画面编辑在画面的编辑上，两者大同小异，不但可以使用软件内部图库里面的图素，还可以插入外部位图。
学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
本学位论文属于1、保密□,在___＿＿＿__＿年解密后适用本授权书。
2、不保密□。
(请在以上相应方框内打“√”)作者签名: 年月日导师签名：年月日目录摘要ﻩ错误!未定义书签。
前言ﻩ错误!未定义书签。
1 硬件系统介绍ﻩ错误!未定义书签。
1.１可编程序控制器的概述ﻩ错误!未定义书签。
1．1.1 PLＣ的特点ﻩ错误!未定义书签。
1。
1。
2ＰLＣ的主要功能......................................................... 错误!未定义书签。
1。
2 S7—200 PＬC的概述ﻩ错误!未定义书签。
２S7-200编程软件介绍 .................................................................... 错误!未定义书签。
2.1 SＴEＰ7—Micro/WIN编程软件ﻩ错误!未定义书签。
2。
2 编程软件的功能 (6)2.３编程计算机与CPU通信ﻩ错误!未定义书签。
2。
4编程语言ﻩ错误!未定义书签。
2。
４．1 顺序功能图................................................................................................. ７2．4.2 梯形图ﻩ72。
基于51单片机的智能仪表与组态王的通讯圈子类别：嵌入式系统 (未知) 2009-8-10 23:01:00[我要评论] [加入收藏] [加入圈子]1、引言随着工业自动化进程的不断加快，现场仪器、仪表、设备正不断向数字化、智能化和网络化方向推进。
单片机以其强大的现场数据处理能力，低廉的价格，紧凑的系统结构、高度的灵活性，微小的功耗等一系列优良特性成为构建智能化现场仪器仪表、设备的重要手段，现已广泛应用于工业测量和控制系统中。
组态王Kingview工控组态软件以其工作性能稳定可靠、人机界面友善、硬件配置方便以及编程简单易用同时其驱动程序较为丰富，如支持DDE、板卡、OPC服务器、PLC、智能仪表、智能模块等；支持ActiveX控件、配方管理、数据库访问、网络功能、冗余功能。
其扩展性强，配有加密锁，支持工程加密；可方便与管理计算机或控制计算机联网通信等优良特性，提供了对工业控制现场大量数据进行采集、监控、处理的解决方案。
在各种工业控制领域中得到了大量使用[1-2]。
将单片机和组态王优良的特性结合起来，使它们实现“强强联合”，成为改造传统工业，提升企业技术竞争力的重要趋势。
目前许多测控系统是由通用机或工控机和底层单片机控制装置组成，通用机或工控机通过组态软件控制现场仪器设备，单片机采集数据和现场状态通过串行口传送到通用机或工控机，由组态软件对采集到的现场数据进行分析、存储或显示，并将命令和控制通过串行口传到单片机以监控现场设备的运转。
可靠地实现它们之间的通讯是实现各种测控任务必须解决的首要问题。
对于一些重要名家厂商的板卡和模块，一般组态王可直接提供为数据采集和控制所需的底层硬件设备的驱动程序。
但对于绝大多数一般用户自行设计开发的采集、控制装置则没有驱动程序提供。
因此实现它们“强强联合”，必须解决它们之间之间的通信问题。
迄今为止，人们对单片机与组态王的通信问题进行了广泛的研究[1-2]。
目前，单片机与组态王的通讯方法有主要有3种[3]：①利用组态的驱动程序开发包进行驱动开发自己的通讯驱动程序，该方法适用于专业厂商；②通过动态数据交换(DDE)方式进行通讯，该方法带来一些额外的开销，如会降低系统实时性，增加系统的不可靠性等，对开发人员的要求也更高。
而自己开发通讯驱动程序，有一定的难度，且增加开发周期、成本。
⑧利用组态王提供的与单片机的通用通讯协议，该方法简单且实时性好，适用于一般用户。
本文介绍了一种采用通用单片机通讯协议，通过RS485接口实现组态王与基于51单片机的智能化仪器、仪表、设备的通讯方法，描述了单片杌和组态王通信的系统结构，电路组成，采用的通讯协议。
并将该方法用于熔融氧化锑液位高度的实时远程测量中。
2、系统硬件结构氧化锑作为一种高附加值的阻燃新材料，其生产工艺比较特殊，采用湿法工艺生产时，产量低，生产成本高且污染严重，故很难形成产业化。
目前，国内氧化锑生产厂家主要使用火法工艺生产，火法生产工艺中一个重要的工艺参数就是熔锑的液位。
熔锑的温度高达1300度，因此市面常用的液位检测仪无法在此恶劣环境下使用。
迄今为止，氧化锑反应炉高温锑液的深度测量还停留在传统的手工测量，即用一铁杆浸入熔融锑液，取出后再用直尺测量浸没的高度，人为因素干扰很大，测量精度差。
为解决这一问题，我们研制了以步进电机为驱动手段，51单片机为控制核心的智能液位测量装置，该装置设置了1个RS485接口，用于与上位机的通信。
由RS-485通信接口所组成的工控设备网是工业控制及测量领域较为常用的网络之一。
它可以十分方便地将多种设备连在一起组成控制网络。
从目前解决单片机之间中长距离通信的诸多方案分析来看，RS-485总线通信模式由于具有结构简单、价格低廉、通信距离和数据传输速率适当等特点而被广泛应用于仪器仪表、智能化传感器集散控制、楼宇控制、监控报警等领域。
熔锑液位测量装置整体结构如图1所示。
从图可以看出，这是一个机电一体化系统，由电子模块和机械模块两部分组成。
电子模块包括单片机、步进电机驱动、步进电机电流检测、信号处理、RS485数据传输等部分。
现场熔锑液位数据经过单片机处理后通过RS485接口传送给上位机，在组态界面上实时显示和监控液位测量装置的运行状况。
RS485接口电路如图2所示。
图中，控制处理器芯片为目前应用最为广泛的51系列芯片，型号为A TMEL公司的AT89S52。
AT89S52与MCS-51单片机产品兼容，是一种低功耗、高性能CMOS 8位单片机，具有8K在系统可编程Flash 存储器，1000次在系统擦写周期。
MAX485是MAXIM 公司生产的485接口专用芯片，将RS232信号电平转换成RS485信号电平。
MAX485是通过两个引脚RE（2脚）和DE（3脚）来控制数据的输入输出。
当RE为低电平时，MAX485数据输入有效；当DE为高电平时，MAX485数据输出有效。
在半双工使用中，将这两个引脚直接连在一起，然后由单片机输出的高低电平就可以让MAX485在接受和发送状态之间转换了。
在本电路中使用单片机的P32引脚及三极管Q2来控制MAX485的状态转。
通常情况下，P32引脚输出高电平经Q2反相后，使MAX485的RE和DE为低电平而处于数据接收状态。
为保证接口电路可靠、稳定运行，在电路中增加微处理器监控芯片-看门狗电路MAX706，用来监测微处理器的运行状态，一旦单片机失控就强行复位单片机，引导程序重新运行，提高系统抗干扰能力。
3、通讯实现3.1 计算机通讯接口本系统采用RS485串行通信标准。
RS485采用差分传输方式，有效地提高了抗共模干扰的能力，其最高传输速率可达10Mb/S，最远传输距离可达1200m，支持数据通信设备之间的多连接。
RS485由于传输速率高，传输距离远，已成为工控系统串行通信的主要选择方式。
当采用RS485实现上位机与下位机串行通信时，由于上位机通常只提供RS232串行接口，因此需要使用RS232转RS485通信接口进行转接。
本测量装置中采用自主开发的RS232转RS485通信接口来实现转换。
硬件电路如图3所示。
其中电路中使用TXD线和MAX232的另一个通道及三极管Q1来控制MAX485的状态转换。
通常情况下MAX232的9脚输出高电平经Q1反相后，使MAX485的RE 和DE为低电平而处于数据接收状态。
3.2 计算机通讯协议本系统中，组态王与单片机的通讯采用亚控科技公司提供的通用单片机通讯协议，该协议遵循命令/响应的通讯方式[4]。
计算机读命令读写格式为：3.3 组态王的通讯配置上位机通信采用COM1，在组态王的工程浏览器中点击设备\COM1，在右面窗口中双击新建，出现设备配置向导，设置智能模块\单片机\通用单片机ASCII\串口，一直点击下一步，逻辑设备命名为MCU1#，选择COM1口，配置设备地址为01.0，组态王的设备地址定义格式：##.#，前面的两个字符是设备地址，范围为0-255，此地址为单片机的地址，由单片机中的程序决定；后面的一个字符是用户设定是否打包，“0”为不打包、“1”为打包,用户一旦在定义设备时确定了打包，组态王将处理读下位机变量时数据打包的工作，与单片机的程序无关。
接着配置COM1口通讯参数，参数为1位起始位，8位数据位，1位结束位，0位奇偶校验位，波特率为9600bps。
然后定义I/O变量，如图4所示。
3. 4 单片机通讯软件设计软件设计的第一步为编写单片机与计算机的RS485串行通讯程序。
利用串口调试助手进行调试，能成功与计算机进行通讯。
设计的第二步为实现组态王与单片机的通讯。
制作一根交叉串口线连接计算机的COM1与COM2，如果计算机没有串口可以用USB 转串口代替。
打开串口调试助手，打开COM2，波特率设为9600，无校验位，8位数据位，1位停止位。
打开组态王，运行液位监控画面，我们会发现COM2每隔固定时间收到40 30 31 41 30 30 30 30 46 30 31 30 37 0D数据，对照通用单片机通讯协议，这是组态王读单片机数据命令。
我们模拟单片机应答正常读写格式在串口调试助手发送数据栏填写40 30 31 30 31 36 34 30 32 0D数据，发现COM2接收数据栏接收到的组态王读命令数据间隔时间明显缩短。
并发现组态液位监控画面中液位数值发生变化，变为串口调试助手模拟单片机发送的数据。
根据实验得到的结果编写单片机应答组态王读命令程序，经运行与实验预期一致。
同理编写单片机应答组态王写命令也获得了成功。
4、结束语本文采用通用单片机协议．实现了组态王6.53与51单片机的串行通讯。
特别在需采集、显示的参数较多的情况下，数据传输可靠。
目前，该熔锑液位测量装置已投入使用，运行状况良好。
通过对生产工艺工程的主要参数数据进行采集与监控，实现了生产的自动化，保证了产品的质量，同时通过计算机监控组态画面的设计，提供了可视化的现场监控，形象又直观，提高了工作的效率，达到技术改造的目标。
由于现在大多智能型仪器、仪表、设备都采用与51系列相兼容的单片机作为控制系统，因此这种方法有广泛的实用性和普适性。
参考文献[1] 何新军，张明赞.基于组态王的污水处理系统通讯设计.化工自动化及仪表, 2004，31(5)：38-39[2] 季宝杰，姚传安，邹彩虹，娅少龙. 铁路远程自动供水系统设计.计算机测量与控制.2006,14 (2) :205-208[3] 宗风强, 王振友.用Visual Basic6.0 实现组态王和单片机的串口通信.山东理工大学学报(自然科学版). 2005,19(3):60-63[4] 郝迎吉，马德平.一种基于单片机的组态王温度监控系统. 西安科技大学学报. 2005,25(2):201-201。
