以太網(wǎng)的分布式溫度監(jiān)控系統(tǒng)范文

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《電子商務雜志》2014年第四期

1、系統(tǒng)的實現(xiàn)

1.1系統(tǒng)硬件整體結構

本文設計的溫度監(jiān)控系統(tǒng)的整體結構，如圖1.1所示，它由多個“單元的溫度控制系統(tǒng)”通過集線器由PC機集中監(jiān)控。“單元的溫度控制系統(tǒng)”的結構如圖1.2所示，由AT89S52、溫度傳感器、繼電器、空調(diào)機等構成。由于“單元的溫度控制系統(tǒng)”都具有獨立的地址，相互之間通過總線相互并聯(lián)在一起，最后通過RS485轉TCP／IP協(xié)議轉換器與PC機之間進行網(wǎng)絡的通訊。

1.2硬件電路設計

硬件電路包括溫度采集電路，調(diào)溫設備的控制電路，系統(tǒng)通信模塊。

1.2.1溫度采集電路溫度傳感器選用DALLAS公司的DS18B20。這是一種單總線智能溫度傳感器，輸出為數(shù)字信號,與處理器通過數(shù)據(jù)線來完成雙向通信。DS18B20的電壓范圍為+3.5~+5.5V,測溫范圍為-55~+125℃，固有的測溫分辨率為0.5℃，最高精度可達0.0675℃，最大轉換時間為200ms。單片機選用美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S52單片機,AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K可編程Flash存儲器,與工業(yè)80C51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容.AT89S52具有以下標準功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數(shù)據(jù)指針，三個16位定時器/計數(shù)器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時鐘電路。采用單片機的P3.7口與DSl8B20進行通信，采集溫度信號，由于其是雙向通信，內(nèi)部結構是開漏，所以在總線上要加一個10k12上拉電阻。

1.2.2調(diào)溫設備控制電路MCU將預設溫度和實測溫度比較，根據(jù)比較結果，利用P3.5口控制調(diào)溫設備。P3.5分別輸出高低電平來使晶體管導通或截止，控制繼電器K來選擇空調(diào)的工作情況。

1.2.3系統(tǒng)的通信模塊RS—485接口是目前串行通信廣泛使用的接口電路，它是20mA電流環(huán)路串行通信接口，它最大的優(yōu)點是低阻傳輸且對電氣噪聲不敏感，而且易于實現(xiàn)光電隔離，適合長距離串行通信,接口芯片選用MAX485。本系統(tǒng)將傳統(tǒng)的串口通訊為網(wǎng)絡通訊，采用的是RS485轉TCP／IP協(xié)議轉換器，使得串口設備能快速聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了基于以太網(wǎng)的可視化分布式溫度監(jiān)控系統(tǒng)。RS485轉TCP／IP協(xié)議轉換器可以提供RS485口到TCP／IP以太網(wǎng)口的數(shù)據(jù)傳輸設備，將串口通訊變?yōu)榫W(wǎng)絡通訊，實現(xiàn)串口設備和網(wǎng)絡的連接。轉換器采用透明數(shù)據(jù)傳輸，不需更改原程序，就可將原有串口設備和網(wǎng)絡連接，支持UDP、TCP傳輸和遠程跨越網(wǎng)關的數(shù)據(jù)通訊。本系統(tǒng)設計時考慮實際情況，由多個“單元的溫度控制系統(tǒng)”通過集線器通過集線器由PC機集中監(jiān)控，構整體的遠程分布式溫度監(jiān)控系統(tǒng)（系統(tǒng)圖見圖1.1）。

1.3底層軟件設計

1.3.1溫度監(jiān)控儀工作流程溫度控制器的工作原理：①將AT89S52上電初始化：將T0設置為定時器模式1，將T1設置為計數(shù)器模式l，將T2設為波特率發(fā)生器(波特率：9600)。②接受上位PC機已設置儲存的溫度上下限值，以及保存的采樣間隔值等參數(shù)。③主循環(huán)的執(zhí)行：根據(jù)設置的時間采樣間隔，接收讀取時間、溫度等信息，通過和設定的溫度上下限值的比較來判斷，是否調(diào)節(jié)空調(diào)機工作狀態(tài)，實現(xiàn)溫度的控制。可在線調(diào)節(jié)溫度上下限值、時間校正值、溫度校正值等數(shù)據(jù)。當前溫度數(shù)據(jù)，歷史溫度數(shù)據(jù)，報警記錄可由WINCC在上位機顯示。上述的流程完成后，重復上述工作流程，循環(huán)的工作，實現(xiàn)對溫度的實時監(jiān)控。

1.3.2溫度監(jiān)控儀的通訊協(xié)議通過設置單片機的串行口控制寄存器的工作方式，使其工作于多機通訊。通訊前，在程序中先將SM2和REN(允許串行接收控制位)為1，并使各從機串行口工作方式設置為方式2或方式3，允許串行口中斷。維持SM2為1時，主機與從機不能通訊，只有將SM2置O，準備接收數(shù)據(jù)。主機發(fā)送數(shù)據(jù)時，地址相符的從機數(shù)據(jù)接收信息，其它的從機接受信息。

2、上位機和以太網(wǎng)通訊

本系統(tǒng)為主從式監(jiān)控系統(tǒng)，主機(即上位機)在向下位機發(fā)預置溫度啟動下位機后，輪詢不同地址碼的從機，獲得溫度值，存人數(shù)據(jù)庫并在主界面顯示。從機接收到主機預置溫度后啟動，每次主機詢問溫度值時回送測量溫度值。如出現(xiàn)掉電后重啟的情況，從機向主機發(fā)出重置請求，要求主機重發(fā)預置溫度。

2.1WinCC監(jiān)控軟件本文采用WinCC（WindowsControlCenter）軟件作為監(jiān)控軟件。WinCCV6.0采用標準MicrosoftSQL2000數(shù)據(jù)庫進行數(shù)據(jù)的歸檔，同時具有Web瀏覽器功能。

2.2WinCC與以太網(wǎng)的通訊步驟：●創(chuàng)建WinCC站與以太網(wǎng)的物理連接。本文選用PC通訊卡CP1613.●在WinCC項目添加TCP/IP的通道驅(qū)動程序●在通道驅(qū)動程序的通道單元下建立與指定通訊伙伴的鏈接●在連接下建立變量，定義數(shù)據(jù)類型，變量的名稱，確定變量地址，從而確定與PLC中變量的對應關系。本文變量為溫度值，類型為有符號16位。

3、結束語

作者設計了一種基于以太網(wǎng)和AT89S52的可視化分布式溫度監(jiān)控系統(tǒng)。文中介紹了系統(tǒng)的整體組成結構和工作原理。該系統(tǒng)采用了模塊化設計，可經(jīng)裁剪改造后廣泛地應用于各種工業(yè)生產(chǎn)領域，如建筑，倉儲等行業(yè)。

作者：李潔單位：重慶郵電大學移通學院自動化系