以太網的分布式溫度監控系統范文

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《電子商務雜志》2014年第四期

1、系統的實現

1.1系統硬件整體結構

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

1.2硬件電路設計

硬件電路包括溫度采集電路，調溫設備的控制電路，系統通信模塊。

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，輸出為數字信號,與處理器通過數據線來完成雙向通信。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80C51產品指令和引腳完全兼容.AT89S52具有以下標準功能：8k字節Flash，256字節RAM，32位I/O口線，看門狗定時器，2個數據指針，三個16位定時器/計數器，一個6向量2級中斷結構，全雙工串行口，片內晶振及時鐘電路。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調溫設備控制電路MCU將預設溫度和實測溫度比較，根據比較結果，利用P3.5口控制調溫設備。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來選擇空調的工作情況。

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

1.3底層軟件設計

1.3.1溫度監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設置為計數器模式l，將T2設為波特率發生器(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。③主循環的執行：根據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，是否調節空調機工作狀態，實現溫度的控制。可在線調節溫度上下限值、時間校正值、溫度校正值等數據。當前溫度數據，歷史溫度數據，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，循環的工作，實現對溫度的實時監控。

1.3.2溫度監控儀的通訊協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，準備接收數據。主機發送數據時，地址相符的從機數據接收信息，其它的從機接受信息。

2、上位機和以太網通訊

本系統為主從式監控系統，主機(即上位機)在向下位機發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，存人數據庫并在主界面顯示。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。如出現掉電后重啟的情況，從機向主機發出重置請求，要求主機重發預置溫度。

2.1WinCC監控軟件本文采用WinCC（WindowsControlCenter）軟件作為監控軟件。WinCCV6.0采用標準MicrosoftSQL2000數據庫進行數據的歸檔，同時具有Web瀏覽器功能。

2.2WinCC與以太網的通訊步驟：●創建WinCC站與以太網的物理連接。本文選用PC通訊卡CP1613.●在WinCC項目添加TCP/IP的通道驅動程序●在通道驅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，定義數據類型，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和AT89S52的可視化分布式溫度監控系統。文中介紹了系統的整體組成結構和工作原理。該系統采用了模塊化設計，可經裁剪改造后廣泛地應用于各種工業生產領域，如建筑，倉儲等行業。

作者：李潔單位：重慶郵電大學移通學院自動化系