畢業(yè)設計（論文）-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計.doc

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1、蘇州大學本科生畢業(yè)設計（論文）目 錄摘要 第章 引言（3）第章 研華ADAM模塊簡介 （4）第2.1節(jié) ADAM4017模擬量輸入模塊（4）第2.2節(jié) ADAM-4520 隔離轉(zhuǎn)換器 （4）2.2.1 RS-232接口和RS-485接口 （5）第3章 監(jiān)控組態(tài)軟件概述 （7）第3.1節(jié) 組態(tài)與監(jiān)控組態(tài)軟件 （7）第3.2節(jié) 組態(tài)王6.5的介紹 （7）3.2.1 組態(tài)王6.5的程序組成（8）3.2.2 組態(tài)王6.5變量和命令語言（10）第4章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu) （12）第4.1節(jié) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)（12）第4.2節(jié) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的監(jiān)控界面設計（13）4.2.1 通訊組態(tài)（13）4.2

2、.2 畫面組態(tài)（19）第5章 結(jié)論 （24）參考文獻 （26）致謝 （27）摘 要文章介紹了以數(shù)據(jù)采集模塊，通訊模塊和監(jiān)控組態(tài)軟件為基礎的多通道模擬量數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)采用研華ADAM4017 8通道A/D模塊進行現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集，通過研華ADAM4520模塊傳輸?shù)接嬎銠C，利用組態(tài)王軟件對數(shù)據(jù)進行分析處理,并實時顯示數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機圖形接口技術(shù)于一體, 實現(xiàn)了系統(tǒng)的動態(tài)顯示、報警、數(shù)據(jù)記錄, 并提供友好的人機界面, 可靠性高、可維護性強。關鍵詞： 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；ADAM4017；ADAM4520；組態(tài)王軟件Abstract This article introduced a dat

3、a acquisition system based on data acquisition module，communication module and monitoring and control configuration software.It use YanHua ADAM4017 PLC to make acquisition of those field data.Then we use YanHua ADAM4520 module to transmite to the computer making data processing and analysis with Kin

4、gview softwre and at the same time ，displaying the data. This system includes control technology，database technology and computer graphics interface technology，it achieves dynamic display and warning，data records. In addition，our system provides friendly man-machine interface with advantages such as

5、 high reliability and good maintainability.Keywords：data acquisition system，ADAM4017，ADAM4520，Kingview softwre第一章引言本文所論述設計的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是由ADAM4017數(shù)據(jù)采集模塊，ADAM4520通訊模塊和組態(tài)王軟件組成。其上位機的監(jiān)控部分選用組態(tài)王，主要利用它的編程簡單、界面美觀友好，且支持許多常用的硬件設備，下位機采用研華的ADAM4017數(shù)據(jù)采集控制器進行模擬量的數(shù)據(jù)采集，同時通過ADAM4520將RS-232信號轉(zhuǎn)換為RS-485信號，實現(xiàn)上位機和ADAM4017之間準確而實

6、時的數(shù)據(jù)信息交換。第二章研華ADAM模塊簡介ADAM系列是一套內(nèi)含微處理器的傳感器-計算機智能接口模塊。它們可以由一系列簡單的ASCII 碼格式的命令遠程地控制，并且采用RS-485 協(xié)議進行傳輸。它們提供信號的調(diào)制、隔離、范圍限制、A/D或D/A轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)比較以及數(shù)字量通信。有些模塊可以提供數(shù)字量I/O 線路給控制延遲以及TTL 設備。RS-485 可以提供低噪聲的傳感器讀取，因此模塊可以離數(shù)據(jù)源更近。主機的一個COM 口和ADAM 模塊通過RS-232/RS-485 轉(zhuǎn)換器連接到RS-485 網(wǎng)絡上。在RS-485 網(wǎng)絡中只需要2 根線：DATA+和DATA-?？梢允褂帽阋说钠帘坞p絞線。A

7、DAM模塊的應用主要有以下幾個方面：遠程數(shù)據(jù)獲取、過程監(jiān)控、工業(yè)過程控制、電源管理、管理控制、安全系統(tǒng)、實驗自動控制、建造自動控制、產(chǎn)品檢測、數(shù)字控制。第.節(jié)ADAM4017模擬量輸入模塊ADAM-4017是一款16位8通道模擬輸入模塊，所有通道都提供可編程輸入。該模塊是工業(yè)測量和檢測應用的非常經(jīng)濟有效的解決方案。它的光隔離輸入在模擬輸入和模塊之間提供3000 VDC的隔離，保護模塊和外圍設備避免來自輸入線路高電壓的損壞。ADAM-4017提供信號調(diào)節(jié)，A/D轉(zhuǎn)換，距離修正，和RS-485數(shù)字通信功能。它通過A/D輸入和3000 VDC隔離變壓器的光隔離設備來保護您的設備避免來自接地環(huán)路和動力

8、高峰迫害。ADAM-4017使用16位受微處理器控制sigma-delta A/D的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換傳感器的電壓或電流到數(shù)字信號。主要特點 通道：六路差分，兩路單端輸入類型：mV， V， mA采樣速率：10采樣點/秒第節(jié)ADAM4520 隔離轉(zhuǎn)換器ADAM4520 隔離轉(zhuǎn)換器可以讓您在以前配置的 RS232 系統(tǒng)中充分利用RS485 的優(yōu)點。它可以將 RS232 信號轉(zhuǎn)換為隔離RS-485 信號。您不需要對 PC 硬件或軟件做任何修改。ADAM4520 可以讓您使用標準的 PC 硬件構(gòu)建一個工業(yè)級、長距離通訊的系統(tǒng)。高采樣率、抗干擾、多種采集范圍： 操作溫度更寬：-40+85C 輸入電壓更寬：+10

9、+48VDC 更快的采樣速率：最高可達100s/S，快速反應現(xiàn)場變化 全線支持Modbus協(xié)議 新增功能：增加LED地址指示功能，方便現(xiàn)場快速應用 方便：在線更新固件版本，隨時增加新功能 抗干擾措施設計：更加的強固 輸入通道隔離保護：3000VDC，用于保護輸入通道 共模電壓保護：200VDC，防止通道間信號干擾 通道電壓保護：+/-60V，保護通道受大電壓破壞 電源浪涌保護（ Surge）：1KV，保證電源的工作穩(wěn)定 EFT（瞬態(tài)放電保護）：3KV，用于抗強電磁干擾 ESD（防靜電保護）：8KV，用于免受靜電襲擊.RS-232接口和RS-485接口RS232接口是1970年由美國電子工業(yè)協(xié)會

10、（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、 調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標準。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設備（DCE）之間 串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標準”該標準規(guī)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(nèi)容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定。DB25的串口一般只用到的管腳只有2（RXD）、3（TXD）、7（GND）這三個，隨著設備的不斷改進，現(xiàn)在DB25針很少看到了，代替他的是DB9的接口，DB9所用到的管腳比DB25有所變化，是2（RXD）、3（TXD）、5（GND）這三個。因此現(xiàn)在都把RS232接口叫 做DB9。本轉(zhuǎn)換器只需要一片單發(fā)

11、/單收RS-232接口就可以滿足要求，但必須要求3V單電源工作、工作電流盡可能地小的接口電路。MAX3221/NAX3221E（帶15kVESD保護）剛好能夠滿足上述要求，具有1TX/1RX，其工作電壓+3+5.5V，僅1A的靜態(tài)電流，負載電流小于I2=2mA。由于RS232接口標準出現(xiàn)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(zhuǎn)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；因此在“南方的老樹51CPLD開發(fā)板”中，綜合程序波特率只能采用19200，也是這個原因。

12、（3） 接口使用一根信號線和一根信號返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式， 這種共地傳輸容易產(chǎn)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RS232接口的不足，于是就不斷出現(xiàn)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+（26） V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為（26）V表示。接口信號電平比RS-232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(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps 。 3.

13、 RS-485接口是采用平衡驅(qū)動器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強，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接口在總線上只允許連接1個收發(fā)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(fā)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(wǎng)絡。 因為RS485接口組成的半雙工網(wǎng)絡，一般只需二根連線（我們一般叫AB線），所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路 由于有的設備是232接口的，有的是485接口的，如果有一臺232接口的設備與一臺4

14、85接口的設備通信，那就需要一個轉(zhuǎn)換器，把232接口的設備的232信號轉(zhuǎn)換成485信號，然后再與485接口的設備通信，這個轉(zhuǎn)換器就是RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路。如果是兩臺232接口的設備要進行遠距離的通信，那只要加上兩個RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路就可以了。 第三章 監(jiān)控組態(tài)軟件概述第3.1節(jié) 組態(tài)與監(jiān)控組態(tài)軟件在使用工控軟件中，我們經(jīng)常提到組態(tài)一詞，組態(tài)英文是“Configuration”，其意義究竟是什么呢？簡單的講，組態(tài)就是用應用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務的過程。與硬件生產(chǎn)相對照，組態(tài)與組裝類似。如要組裝一臺電腦，事先提供了各種型號的主板、機箱、電源、CPU、顯

15、示器、硬盤、光驅(qū)等，我們的工作就是用這些部件拼湊成自己需要的電腦。當然軟件中的組態(tài)要比硬件的組裝有更大的發(fā)揮空間，因為它一般要比硬件中的“部件”更多，而且每個 “部件” 都很靈活，因為軟部件都有內(nèi)部屬性，通過改變屬性可以改變其規(guī)格（如大小、性狀、顏色等）。第3.2節(jié) 組態(tài)王6.5的介紹組態(tài)王6.5軟件以Window /XP中文操作系統(tǒng)作為操作平臺,充分利用Windows的圖形功能完備、界面一致性好、易學易用等特點，具有功能完備的人機接口界面和面向?qū)ο蟮膱D形開發(fā)環(huán)境，便于高效、快捷地把整個工藝過程構(gòu)成監(jiān)控畫面，以動畫的形式顯示各個控制設備的狀態(tài)；在報警和歷史趨勢方面的功能，方便了對系統(tǒng)的監(jiān)控；具

16、有較強的網(wǎng)絡功能，通過傳統(tǒng)的DDF和擴展的NerDDE的方法，可與本機及其它計算機中的應用程序?qū)崟r交換數(shù)據(jù)，便于系統(tǒng)的綜合管理； 它可明顯縮短開發(fā)周期。Kingview6.5突出表現(xiàn)為：(1) 強大的通訊能力和豐富的設備驅(qū)動程序：組態(tài)王與I/O設備之間共有串行、DDE、板，功能強大，性能優(yōu)異，軟件質(zhì)量穩(wěn)定可靠。(2) 安全性好：組態(tài)王6.5采用分級和分區(qū)保護的雙重保護策略。新增了用戶組和安全區(qū)管理，有999個不同級別的權(quán)限和64個安全區(qū)形成雙重保護，還可記錄程序運行中操作(3) 方便的報表系統(tǒng)：組態(tài)王6.5具有集成的內(nèi)嵌式報表系統(tǒng)，內(nèi)部提供了豐富的報表函數(shù)，用戶可創(chuàng)建多樣的報表。提供表工具條和

17、報表模板，操作簡單明了；(4) 冗余系統(tǒng)：組態(tài)王6.5提供了三重意義上的冗余功能，即雙設備冗余、雙機冗余和雙網(wǎng)絡冗余。能夠有效地減少數(shù)據(jù)的丟失，增加了系統(tǒng)的可靠性，方便了系統(tǒng)維護；(5) 通信方式：系統(tǒng)中的上位計算機和下位PLC傳遞數(shù)據(jù)，在組態(tài)王中必須進行相應的網(wǎng)絡配置。連接通信電纜用PC /PP I電纜，PC /PP I電纜的一端是RS- 485端口，用來連接PLC主機；另一端是RS - 232端口，用于連接計算機。電纜中部有一個開關盒，上面有4個或5個D IP開關，用來設置波特率、傳輸字符數(shù)格式和設備模式。本系統(tǒng)選用傳送波特率：9600kbp s，傳輸字符數(shù)據(jù)格式：11 位，其中傳送數(shù)據(jù)由

18、1 個起始位、8個數(shù)據(jù)位、1個偶校驗位、一個停止位組成。掛接在系統(tǒng)中。用戶在配置I/O設備時，借助設備配置向?qū)?，即可簡捷、快速地完成外圍硬件設備的配置，且可靠性高。還可利用開發(fā)系統(tǒng)中的硬件測試界面，在不啟動運行系統(tǒng)的情況下，測試對硬件設備的讀寫操作(即通訊狀態(tài))，并且I/O變量支持時間戳和質(zhì)量戳，隨時可判斷數(shù)據(jù)采集的時間和檢查通訊質(zhì)量的好環(huán)；組態(tài)王軟件作為一個開放型的通用工業(yè)監(jiān)控系統(tǒng)軟件，支持工控行業(yè)中大部分國內(nèi)常見的測量控制設備。用戶在使用過程中無須熟悉復雜的通信協(xié)議、無須掌握太多的編程技術(shù),只需按照規(guī)定的步驟設置相應的參數(shù)和使用其圖形界面系統(tǒng)就可以方便地進行設備的連接、畫面的開發(fā)、簡單程序

19、的編寫從而完成一個監(jiān)控系統(tǒng)的設計。組態(tài)王(Kingview) 6.5是流行在586及其兼容機上建立控制對象人機接口的一種智能卡、網(wǎng)絡節(jié)點和人機接口卡等5種通訊方式，支持遠程撥號，采用ActiveX技術(shù)把設備驅(qū)動員的所有操作簡化。3.2.1 組態(tài)王6.5的程序組成自定義函數(shù)的定義和使用在“函數(shù)聲明”后的列表框中選擇函數(shù)返回值的數(shù)據(jù)類型，包括下面五種：VOID、LONG、FLOAT、STRING、BOOL，按照需要選擇一種。如果函數(shù)沒有返回值，則直接選擇“VOID”。在“函數(shù)聲明”數(shù)據(jù)類型后的文本框中輸入該函數(shù)的名稱，不能為空。函數(shù)名稱的命名應該符合組態(tài)王的命名規(guī)則，不能為組態(tài)王中已有的關鍵字或變

20、量名。函數(shù)名后應該加小括號“（）”號，如果函數(shù)帶有參數(shù)，則應該在括號內(nèi)聲明參數(shù)的類型和參數(shù)名稱。參數(shù)可以設置多個。在“函數(shù)體（執(zhí)行代碼）”編輯框中輸入要定義的函數(shù)體程序內(nèi)容。在函數(shù)內(nèi)容編輯區(qū)內(nèi)，可以使用自定義變量。函數(shù)體內(nèi)容是指自定義函數(shù)所要執(zhí)行的功能。函數(shù)體中的最后部分是返回語句。如果該函數(shù)有返回值，則使用Return Value（Value為某個變量的名稱）。對于無返回值的函數(shù)也可以使用Return，但只能單獨使用Return，表示當前命令語言或函數(shù)執(zhí)行結(jié)束。具體使用方法，請參見下面的例子：例1： VOID型函數(shù)，實現(xiàn)階乘返回類型為：VOID；函數(shù)名為：jiechen(long Ref，l

21、ong Ret)函數(shù)體的內(nèi)容為：/本函數(shù)為無返回值型函數(shù)，實現(xiàn)階乘運算，參加運算的變量均在函數(shù)的參數(shù)中/Ref為參加運算的變量，Ret為計算結(jié)果long a；/自定義變量，控制階乘循環(huán)次數(shù)long mul； /自定義變量，存儲階乘運算結(jié)果a=1；mul=1；if (Ref=0)mul=1；else while (a=10) /判斷液位的高低裝桶速度=80；多行注釋是在注釋語句前加“/*”，在注釋語句后加“*/”。多行注釋也可以用在單行注釋上。賦值語句賦值語句用得最多，語法如下：變量（變量的可讀寫域） 表達式；可以給一個變量賦值，也可以給可讀寫變量的域賦值。IfElse 語句IfElse 語句用

22、于按表達式的狀態(tài)有條件地執(zhí)行不同的程序，可以嵌套使用。語法為：IF(表達式)一條或多條語句；ELSE一條或多條語句；注意：ifelse語句里如果是單條語句可省略花括弧“ ”，多條語句必須在一對花括弧“ ”中，ELSE分支可以省略。例3：if (step = = 3)顏色=“紅色”；上述語句表示當變量step與數(shù)字3相等時，將變量顏色置為“紅色”（變量“顏色”為內(nèi)存字符串變量）命令語言程序的注釋方法命令語言程序添加注釋，有利于程序的可讀性，也方便程序的維護和修改。組態(tài)王的所有命令語言中都支持注釋。注釋的方法分為單行注釋和多行注釋兩種。注釋可以在程序的任何地方進行。單行注釋在注釋語句的開頭加注釋符

23、“/”。3.2.2 組態(tài)王6.5變量和命令語言1.在命令語言中使用自定義變量變量的數(shù)據(jù)類型組態(tài)王中變量的數(shù)據(jù)類型與一般程序設計語言中的變量比較類似，主要有以下幾種：實型變量 類似一般程序設計語言中的浮點型變量，用于表示浮點（float）型數(shù)據(jù)，取值范圍10E3810E+38，有效值7位。 離散變量 類似一般程序設計語言中的布爾（BOOL）變量，只有0，1兩種取值，用于表示一些開關量。字符串型變量 類似一般程序設計語言中的字符串變量，可用于紀錄一些有特定含義的字符串，如名稱，密碼等，該類型變量可以進行比較運算和賦值運算。字符串長度最大值為128個字符。整數(shù)變量 類似一般程序設計語言中的有符號長整

24、數(shù)型變量，用于表水帶符號的整形數(shù)據(jù)，取值范圍（2147483648）2147483647。結(jié)構(gòu)變量 當組態(tài)王工程中定義了結(jié)構(gòu)變量時，在變量類型的下拉列表框中會自動列出已定義的結(jié)構(gòu)變量，一個結(jié)構(gòu)變量做為一種變量類型，結(jié)構(gòu)變量下可包含多個成員，每一個成員就是一個基本變量，成員類型可以為：內(nèi)存離散、內(nèi)存整型、內(nèi)存實型、內(nèi)存字符串、IO離散、IO整型、IO實型、IO字符串。2.命令語言類型組態(tài)王中命令語言是一種在語法上類似語言的程序，工程人員可以利用這些程序來增強應用程序的靈活性、處理一些算法和操作等。 命令語言都是靠事件觸發(fā)執(zhí)行的，如定時、數(shù)據(jù)的變化、鍵盤鍵的按下、鼠標的點擊等。根據(jù)事件和功能的不同

25、，包括應用程序命令語言、熱鍵命令語言、事件命令語言、數(shù)據(jù)改變命令語言、自定義函數(shù)命令語言、動畫連接命令語言和畫面命令語言等。具有完備的詞法語法查錯功能和豐富的運算符、數(shù)學函數(shù)、字符串函數(shù)、控件函數(shù)、SQL函數(shù)和系統(tǒng)函數(shù)。各種命令語言通過“命令語言編輯器”編輯輸入，在“組態(tài)王”運行系統(tǒng)中被編譯執(zhí)行。 其中應用程序命令語言、熱鍵命令語言、事件命令語言、數(shù)據(jù)改變命令語言可以稱為“后臺命令語言”，它們的執(zhí)行不受畫面打開與否的限制，只要符合條件就可以執(zhí)行。另外可以使用運行系統(tǒng)中的菜單“特殊/開始執(zhí)行后臺任務”和“特殊/停止執(zhí)行后臺任務”來控制所有這些命令語言是否執(zhí)行。而畫面和動畫連接命令語言的執(zhí)行不受影

26、響。也可以通過修改系統(tǒng)變量“$啟動后臺命令語言”的值來實現(xiàn)上述控制，該值置0時停止執(zhí)行，置1時開始執(zhí)行。第4章 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由待測量、傳感器、調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、計算機等幾部分組成，系統(tǒng)框圖如圖4所示。計算機（組態(tài)軟件）數(shù)據(jù)采集模塊調(diào)理電路傳感器圖4 系統(tǒng)框圖其中待測量即為工程測試中的被采集的物理量，如溫度、壓力、流量、位移、濃度等。傳感器器的作用是將待測物理量轉(zhuǎn)換成電量。調(diào)理電路的主要功能對傳感器的輸出信號進行隔離、放大、濾波等處理。數(shù)據(jù)采集卡主要是利用A/D將模擬信號轉(zhuǎn)換成幅度離散的數(shù)字量。在組態(tài)王65環(huán)境下對信號采集、顯示、存儲以及進一步處理

27、的可視化系統(tǒng)。第4.1節(jié) 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)典型系統(tǒng)架構(gòu)儀表直接與現(xiàn)場設備相連，通過RS485總線與計算機連接，計算機監(jiān)控儀表進行工作，如采樣數(shù)據(jù)讀取、設備啟動關閉、手動自動轉(zhuǎn)換、儀表參數(shù)設置等等。RS485總線配置簡單，只需一根雙芯屏蔽線即可，采用差動式串行傳輸，抗干擾能力強，數(shù)據(jù)傳輸準確。系統(tǒng)以通用的工控組態(tài)軟件作為開發(fā)平臺，能夠支持大多數(shù)具有通訊功能的生產(chǎn)設備，系統(tǒng)擴充十分容易。整個系統(tǒng)由“數(shù)據(jù)管理”、“實時顯示”、“設備控制”、“數(shù)據(jù)通訊”四個主要部分組成?！皵?shù)據(jù)通訊”是系統(tǒng)的基礎，負責與現(xiàn)場儀表通訊，采集各種數(shù)據(jù)?！皩崟r顯示”提供簡單、直觀、友好的觀察界面，

28、拖動鼠標便能觀察到現(xiàn)場運行情況?！霸O備控制”負責向儀表發(fā)送控制命令，實現(xiàn)計算機對現(xiàn)場設備的控制?！皵?shù)據(jù)管理”以數(shù)據(jù)庫為基礎，具有提供數(shù)據(jù)報表，曲線分析等功能。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)系統(tǒng)由監(jiān)控計算機、通訊接口卡和ADAM模塊組成，其中監(jiān)控計算機用于運行監(jiān)控軟件，處理ADAM模塊采集的數(shù)據(jù)，并下達控制命令。通訊接口卡提供計算機與ADAM模塊之間的通訊接口，在這里使用研華公司的ADAM4520。該模塊可直接連接在計算機的RS232串行通訊口上，由其轉(zhuǎn)換為RS485協(xié)議，通過它與其它ADAM模塊相連。因此，8個通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)可以設計為8通道的模擬量采集系統(tǒng)需要1個ADAM4017，1個ADAM45

29、20通訊模塊，+24V電源1臺和工業(yè)計算機1臺。因此，8個通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖4-1。DATA生產(chǎn)過程傳感器執(zhí)行器控制輸出數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)庫控制策略通訊打印機圖形界面調(diào)理電路計算機RS232ADAM4017+VsGND電源+10+30 VDCDATA+ADAM4520傳感器調(diào)理電路圖4-1 8通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（2）安裝 在實際的安裝時，ADAM模塊可以就近安裝在被監(jiān)控設備的附近。ADAM模塊可安裝在任意面板上，或者安裝在研華公司提供的托架上，或DIN導軌上，或者分層重疊在一起安裝。RS-485網(wǎng)絡和可插拔式螺絲端子連接器，允許在系統(tǒng)擴充、重新配置或維修時無需擾亂現(xiàn)場連線。ADAM模塊

30、使用的RS-485通訊線建議使用雙絞線，以提高抗干擾性，同時降低布線成本。如果所有ADAM模塊使用共同的電源，可以考慮使用4芯雙絞電纜，它們分別為：Data +；Data-；+ Vs；GND。第4.2 節(jié)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的監(jiān)控界面設計4.2.1 通訊組態(tài)1.定義I/O設備(1) I/O設備管理的概念 組態(tài)王對設備的管理是通過對邏輯設備名的管理實現(xiàn)的，具體講就是每一個實際I/O設備都必須在組態(tài)王中指定一個唯一的邏輯名稱，此邏輯設備名就對應著該I/O設備的生產(chǎn)廠家、實際設備名稱、設備通訊方式、設備地址、與上位PC機的通訊方式等信息內(nèi)容。 組態(tài)王中的I/O變量與具體I/O設備的數(shù)據(jù)交換就是通過邏輯設備名

31、來實現(xiàn)的，當工程人員在組態(tài)王中定義I/O變量屬性時，就要指定與該I/O變量進行數(shù)據(jù)交換的邏輯設備名。I/O變量與邏輯設備中的寄存器對應，一個邏輯設備，可與多個I/O變量對應。 I/O變量、I/O邏輯設備與實際設備對應的關系如4-2圖所示I/O變量1I/O設備管理邏輯設備名1I/O變量n+1I/O變量n寄存器1寄存器n邏輯設備名2實際I/O設備1實際I/O設備2寄存器1數(shù)據(jù)詞典圖4-2 I/O變量、I/O邏輯設備在本系統(tǒng)中定義邏輯設備新I/O設備與實際設備亞控仿真PLC相對應,本系統(tǒng)采用了亞控提供的串口設備進行通訊。定義步驟：1）在工程瀏覽器的目錄顯示區(qū)，用鼠標左鍵單擊“設備”下的成員COM1，

32、則在目錄內(nèi)容顯示區(qū)出現(xiàn)“新建”圖標。選中“新建”圖標后用左鍵雙擊，彈出“設備配置向?qū)А睂υ捒?，按照向?qū)崾具M行設置，設置完成后彈出如下設備配置向?qū)А靶畔⒖偨Y(jié)”對話框，邏輯設備名定義為新I/O設備，如4-2(a)圖所示：圖4-2(a)設備信息對話框2）對串口的參數(shù)進行設置。用鼠標左鍵雙擊設備下的成員COM1，則出現(xiàn)串口COM 1通信參數(shù)設置的對話框，根據(jù)需要相應的將COM1的通信參數(shù)進行設置。設置情況見圖4-2(b)：圖4-2(b)通訊參數(shù)設置對話框定義變量 數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機和下位機的橋梁，是“組態(tài)王”最核心的部分。組態(tài)王軟件中數(shù)據(jù)庫分為：實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫。 通過實時數(shù)據(jù)庫，工業(yè)現(xiàn)場的生

33、產(chǎn)狀況要以動畫的形式反映在屏幕上，用戶在計算機前發(fā)布的指令也要迅速送達生產(chǎn)現(xiàn)場。通過歷史數(shù)據(jù)庫，可以進行數(shù)據(jù)保存，以便在出現(xiàn)異常時查詢。組態(tài)王6.5的變量和命令語言。在數(shù)據(jù)詞典中定義相應的變量，結(jié)果見下表：表4-1 新建變量說明變量名變量類型ID連接設備讀寫屬性最大值采集頻率寄存器rnd1-rnd8I/O實型29-60新I/O設備只讀51000毫秒RADOM10調(diào)整跨度內(nèi)存實數(shù)21只讀100卷動百分比內(nèi)存實數(shù)22只讀100模擬通道定義界面如圖4-2-1（a）圖4-2-1（a）所用到的模擬通道號的定義圖4-2-1（b）用到的RND變量的具體定義圖4-2-1（c）用到的變量模擬量的具體定義4.2.

34、2 畫面組態(tài)所用到的函數(shù)ShowPicture： 此函數(shù)用于顯示畫面。調(diào)用形式： ShowPicture(“畫面名”)； ClosePicture：此函數(shù)用于將已調(diào)入內(nèi)存的畫面關閉，并從內(nèi)存中刪除。調(diào)用形式：ClosePicture(“畫面名”)；Average： 此函數(shù)為對指定的多個變量求平均值。語法格式使用如下：Average(a1，a2)A1，a2為整型或?qū)嵭妥兞?。其中參?shù)個數(shù)為1-8個。為了便于用戶的使用，將界面分為兩大類：主畫面與站點畫面。界面的層次不能過深，界面的切換也不能過于靈活，因此界面一般為二到三層，這樣的設計既照顧到了軟件的易用性，又較好的將軟件功能分類。1. 主界面在新建

35、畫面屬性設置上定義畫面名稱，畫面位置，畫面大小，畫面風格，畫面的背景顏色等。如圖4-2-2所示圖4-2-2 畫面背景屬性設置主界面如圖4-2-2（a）所示：圖4-2-2（a）組態(tài)王主界面的設計硬件連接如圖4-2-2（b）所示圖4-2-2(b) 主機與ADAM模塊的連接方式主界面中提供控制界面的各個模擬量的采集，工控機和通訊模塊，以及畫面的切換控制。首先主界面里把8通道以及采集模塊的模擬圖畫出來，然后進行設置參數(shù)。2.站點界面 站點界面提供數(shù)據(jù)通信、即時模擬量數(shù)據(jù)動畫顯示和歷史數(shù)據(jù)的查詢。（1）數(shù)據(jù)界面新建“數(shù)據(jù)界面”，數(shù)據(jù)界面顯示實時數(shù)據(jù)，新建背景框圖，文本輸入以及數(shù)據(jù)輸入如下圖雙擊“#”進入

36、“動畫連接”，單擊“模擬值輸出”，在新打開的窗口輸入“本站點模擬量1”。 整數(shù)位為“1”，小數(shù)位為“2”。如下圖所示。模仿上述步驟，新建另外7個“模擬輸出量”，模擬值輸出連接輸入不同的表達式。形成一組數(shù)據(jù)在05V之間的模擬量輸出頁面。設置畫面屬性如下圖4-2-2(c) 圖4-2-2(c)畫面屬性單擊命令語言按鈕，會彈出一個對話框，在里面輸入畫面命令語言如下圖4-2-2(d)所示圖4-2-2(d)畫面命令語言開發(fā)系統(tǒng)界面如下圖4-2-2（e）圖4-2-2(e)開發(fā)界面設計第五章 結(jié)論此畫面運行時如下圖4-2-2(f)。圖4-2-2(f)運行界面通過現(xiàn)場的實際調(diào)試，以及長時間連續(xù)測試，以組態(tài)王和研

37、華ADAM4000系列模塊為基礎，建立的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的各項指標均已滿足要求；實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集和遠程監(jiān)控、數(shù)據(jù)的在線分析、數(shù)據(jù)的存儲和重現(xiàn)模擬分析。本系統(tǒng)著眼于未來的工業(yè)生產(chǎn)過程的監(jiān)控系統(tǒng)，采用組態(tài)軟件開發(fā)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，系統(tǒng)的優(yōu)點有：（1）平臺搭建簡單、維護方便。利用自動控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級的軟件平臺和開發(fā)環(huán)境， 用戶能快速建立自己的監(jiān)控軟件。采集盒中的集成電路板，將信號調(diào)理、AD變換、采樣處理、通信等功能全部集中到一起，功能強，體積小，功耗低，可靠性好。(2)系統(tǒng)的主要部分國產(chǎn)組態(tài)軟件組態(tài)王，功能強大，接口豐富，能與多種智能設備接口，支持眾多通訊協(xié)議。強大的數(shù)據(jù)處理功能，大大的減少了軟件開發(fā)

38、的工作量；豐富的圖形界面處理功能使各種設備運行情況和性能參數(shù)能夠?qū)崟r、生動的展現(xiàn)在上位機界面上，有力得支持了系統(tǒng)監(jiān)控和維護。 （3）根據(jù)上述方案開發(fā)的計算機監(jiān)控系統(tǒng)在遠距離、多監(jiān)控點的實際應用中工作穩(wěn)定可靠，外圍設備簡單，安裝維護方便，監(jiān)控距離遠，抗干擾能力強，取得了較好的監(jiān)控效果。本人經(jīng)過對這個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究的鍛煉，深入的了解了監(jiān)控系統(tǒng)的組成和實現(xiàn)原理。對單片機的應用、集成電路的設計、信號處理理解更加深入，編程更加熟練，同時加深了對現(xiàn)場總線的理解和認識以及組態(tài)軟件的使用。整體上感覺自己的實踐能力有了大幅度的提升，受益匪淺。參考文獻 1范逸之、陳立元編著Visual Basic與RS-232

39、串行通信控制中國青年出版社，20022監(jiān)控組態(tài)軟件的設計與開發(fā) 李建偉，郭宏編著3監(jiān)控組態(tài)軟件與PLC入門 人民郵電4工業(yè)控制技術(shù)及應用 姚立波 天津大學出版社5邱健、楊冠玲、何振江.實現(xiàn)波形和數(shù)據(jù)采樣的虛擬儀器技術(shù)J.國外電子測量技術(shù)，2002致謝通過這次論文的設計，我懂得了很多以前不了解的知識，這些是我在大學最后階段所學到的最寶貴的知識，也是我人生道路上一筆無價的財富。能夠完成這篇論文，離不開我的導師和其他老師同學的幫助，再次感謝他們，也感謝大學里所有教過我，幫助我的老師對我的栽培之恩！在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們!29