畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì).doc

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1、蘇州大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目 錄摘要 第章 引言（3）第章 研華ADAM模塊簡(jiǎn)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(shè)計(jì)（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(xiàn) （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(chǔ)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(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的采集，通過研華ADAM4520模塊傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，利用組態(tài)王軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理,并實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形接口技術(shù)于一體, 實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)顯示、報(bào)警、數(shù)據(jù)記錄, 并提供友好的人機(jī)界面, 可靠性高、可維護(hù)性強(qiáng)。關(guān)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(shè)計(jì)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(jī)的監(jiān)控部分選用組態(tài)王，主要利用它的編程簡(jiǎn)單、界面美觀友好，且支持許多常用的硬件設(shè)備，下位機(jī)采用研華的ADAM4017數(shù)據(jù)采集控制器進(jìn)行模擬量的數(shù)據(jù)采集，同時(shí)通過ADAM4520將RS-232信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS-485信號(hào)，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和ADAM4017之間準(zhǔn)確而實(shí)

6、時(shí)的數(shù)據(jù)信息交換。第二章研華ADAM模塊簡(jiǎn)介ADAM系列是一套內(nèi)含微處理器的傳感器-計(jì)算機(jī)智能接口模塊。它們可以由一系列簡(jiǎn)單的ASCII 碼格式的命令遠(yuǎn)程地控制，并且采用RS-485 協(xié)議進(jìn)行傳輸。它們提供信號(hào)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(shè)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(jī)的一個(gè)COM 口和ADAM 模塊通過RS-232/RS-485 轉(zhuǎn)換器連接到RS-485 網(wǎng)絡(luò)上。在RS-485 網(wǎng)絡(luò)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(yīng)用主要有以下幾個(gè)方面：遠(yuǎn)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(shí)驗(yàn)自動(dòng)控制、建造自動(dòng)控制、產(chǎn)品檢測(cè)、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(cè)量和檢測(cè)應(yīng)用的非常經(jīng)濟(jì)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(hù)模塊和外圍設(shè)備避免來自輸入線路高電壓的損壞。ADAM-4017提供信號(hào)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(shè)備來保護(hù)您的設(shè)備避免來自接地環(huán)路和動(dòng)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(hào)。主要特點(diǎn) 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(diǎn)/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(diǎn)。它可以將 RS232 信號(hào)轉(zhuǎn)換為隔離RS-485 信號(hào)。您不需要對(duì) PC 硬件或軟件做任何修改。ADAM4520 可以讓您使用標(biāo)準(zhǔn)的 PC 硬件構(gòu)建一個(gè)工業(yè)級(jí)、長(zhǎng)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(dá)100s/S，快速反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)快速應(yīng)用 方便：在線更新固件版本，隨時(shí)增加新功能 抗干擾措施設(shè)計(jì)：更加的強(qiáng)固 輸入通道隔離保護(hù)：3000VDC，用于保護(hù)輸入通道 共模電壓保護(hù)：200VDC，防止通道間信號(hào)干擾 通道電壓保護(hù)：+/-60V，保護(hù)通道受大電壓破壞 電源浪涌保護(hù)（ Surge）：1KV，保證電源的工作穩(wěn)定 EFT（瞬態(tài)放電保護(hù)）：3KV，用于抗強(qiáng)電磁干擾 ESD（防靜電保護(hù)）：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(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)

10、（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、 調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。它的全名是“數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備（DCE）之間 串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)”該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個(gè)25個(gè)腳的 DB25連接器，對(duì)連接器的每個(gè)引腳的信號(hào)內(nèi)容加以規(guī)定，還對(duì)各種信號(hào)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(gè)，隨著設(shè)備的不斷改進(jìn)，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(gè)。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(hù)）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(fù)載電流小于I2=2mA。由于RS232接口標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)較早，難免有不足之處，主要有以下四點(diǎn)： （1） 接口的信號(hào)電平值較高，易損壞接口電路的芯片，又因?yàn)榕cTTL 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(shí)，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(gè)原因。

12、（3） 接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)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(biāo)準(zhǔn)值為50英尺，實(shí)際上也只能用在50米左右。 針對(duì)RS232接口的不足，于是就不斷出現(xiàn)了一些新的接口標(biāo)準(zhǔn)，RS-485就是其中之一，它具有以下特點(diǎn)： 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(hào)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(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好。 4. RS-485接口的最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺，實(shí)際上可達(dá) 3000米，另外RS-232接口在總線上只允許連接1個(gè)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(dá)128個(gè)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(shè)備網(wǎng)絡(luò)。 因?yàn)镽S485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)，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(shè)備是232接口的，有的是485接口的，如果有一臺(tái)232接口的設(shè)備與一臺(tái)4

14、85接口的設(shè)備通信，那就需要一個(gè)轉(zhuǎn)換器，把232接口的設(shè)備的232信號(hào)轉(zhuǎn)換成485信號(hào)，然后再與485接口的設(shè)備通信，這個(gè)轉(zhuǎn)換器就是RS232/RS485轉(zhuǎn)換電路。如果是兩臺(tái)232接口的設(shè)備要進(jìn)行遠(yuǎn)距離的通信，那只要加上兩個(gè)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(jiǎn)單的講，組態(tài)就是用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務(wù)的過程。與硬件生產(chǎn)相對(duì)照，組態(tài)與組裝類似。如要組裝一臺(tái)電腦，事先提供了各種型號(hào)的主板、機(jī)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(dāng)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?yàn)樗话阋扔布械摹安考备?，而且每個(gè) “部件” 都很靈活，因?yàn)檐洸考加袃?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(tái),充分利用Windows的圖形功能完備、界面一致性好、易學(xué)易用等特點(diǎn)，具有功能完備的人機(jī)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(gè)工藝過程構(gòu)成監(jiān)控畫面，以動(dòng)畫的形式顯示各個(gè)控制設(shè)備的狀態(tài)；在報(bào)警和歷史趨勢(shì)方面的功能，方便了對(duì)系統(tǒng)的監(jiān)控；具

16、有較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能，通過傳統(tǒng)的DDF和擴(kuò)展的NerDDE的方法，可與本機(jī)及其它計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)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(qiáng)大的通訊能力和豐富的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序：組態(tài)王與I/O設(shè)備之間共有串行、DDE、板，功能強(qiáng)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(jí)和分區(qū)保護(hù)的雙重保護(hù)策略。新增了用戶組和安全區(qū)管理，有999個(gè)不同級(jí)別的權(quán)限和64個(gè)安全區(qū)形成雙重保護(hù)，還可記錄程序運(yùn)行中操作(3) 方便的報(bào)表系統(tǒng)：組態(tài)王6.5具有集成的內(nèi)嵌式報(bào)表系統(tǒng)，內(nèi)部提供了豐富的報(bào)表函數(shù)，用戶可創(chuàng)建多樣的報(bào)表。提供表工具條和

17、報(bào)表模板，操作簡(jiǎn)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(shè)備冗余、雙機(jī)冗余和雙網(wǎng)絡(luò)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(hù)；(5) 通信方式：系統(tǒng)中的上位計(jì)算機(jī)和下位PLC傳遞數(shù)據(jù)，在組態(tài)王中必須進(jìn)行相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)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(jī)；另一端是RS - 232端口，用于連接計(jì)算機(jī)。電纜中部有一個(gè)開關(guān)盒，上面有4個(gè)或5個(gè)D IP開關(guān)，用來設(shè)置波特率、傳輸字符數(shù)格式和設(shè)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(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)偶校驗(yàn)位、一個(gè)停止位組成。掛接在系統(tǒng)中。用戶在配置I/O設(shè)備時(shí)，借助設(shè)備配置向?qū)?，即可?jiǎn)捷、快速地完成外圍硬件設(shè)備的配置，且可靠性高。還可利用開發(fā)系統(tǒng)中的硬件測(cè)試界面，在不啟動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)的情況下，測(cè)試對(duì)硬件設(shè)備的讀寫操作(即通訊狀態(tài))，并且I/O變量支持時(shí)間戳和質(zhì)量戳，隨時(shí)可判斷數(shù)據(jù)采集的時(shí)間和檢查通訊質(zhì)量的好環(huán)；組態(tài)王軟件作為一個(gè)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(guó)內(nèi)常見的測(cè)量控制設(shè)備。用戶在使用過程中無須熟悉復(fù)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(shè)置相應(yīng)的參數(shù)和使用其圖形界面系統(tǒng)就可以方便地進(jìn)行設(shè)備的連接、畫面的開發(fā)、簡(jiǎn)單程序

19、的編寫從而完成一個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。組態(tài)王(Kingview) 6.5是流行在586及其兼容機(jī)上建立控制對(duì)象人機(jī)接口的一種智能卡、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和人機(jī)接口卡等5種通訊方式，支持遠(yuǎn)程撥號(hào)，采用ActiveX技術(shù)把設(shè)備驅(qū)動(dòng)員的所有操作簡(jiǎn)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(yīng)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(guān)鍵字或變

20、量名。函數(shù)名后應(yīng)該加小括號(hào)“（）”號(hào)，如果函數(shù)帶有參數(shù)，則應(yīng)該在括號(hào)內(nèi)聲明參數(shù)的類型和參數(shù)名稱。參數(shù)可以設(shè)置多個(gè)。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(gè)變量的名稱）。對(duì)于無返回值的函數(shù)也可以使用Return，但只能單獨(dú)使用Return，表示當(dāng)前命令語言或函數(shù)執(zhí)行結(jié)束。具體使用方法，請(qǐng)參見下面的例子：例1： VOID型函數(shù)，實(shí)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(shí)現(xiàn)階乘運(yùn)算，參加運(yùn)算的變量均在函數(shù)的參數(shù)中/Ref為參加運(yùn)算的變量，Ret為計(jì)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(chǔ)階乘運(yùn)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(dá)式；可以給一個(gè)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(dá)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(dá)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(duì)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(dāng)變量step與數(shù)字3相等時(shí)，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(hù)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(jìn)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(shè)計(jì)語言中的變量比較類似，主要有以下幾種：實(shí)型變量 類似一般程序設(shè)計(jì)語言中的浮點(diǎn)型變量，用于表示浮點(diǎn)（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(shè)計(jì)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(guān)量。字符串型變量 類似一般程序設(shè)計(jì)語言中的字符串變量，可用于紀(jì)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(jìn)行比較運(yùn)算和賦值運(yùn)算。字符串長(zhǎng)度最大值為128個(gè)字符。整數(shù)變量 類似一般程序設(shè)計(jì)語言中的有符號(hào)長(zhǎng)整

24、數(shù)型變量，用于表水帶符號(hào)的整形數(shù)據(jù)，取值范圍（2147483648）2147483647。結(jié)構(gòu)變量 當(dāng)組態(tài)王工程中定義了結(jié)構(gòu)變量時(shí)，在變量類型的下拉列表框中會(huì)自動(dòng)列出已定義的結(jié)構(gòu)變量，一個(gè)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(gè)成員，每一個(gè)成員就是一個(gè)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(shí)型、內(nèi)存字符串、IO離散、IO整型、IO實(shí)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(qiáng)應(yīng)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(shí)、數(shù)據(jù)的變化、鍵盤鍵的按下、鼠標(biāo)的點(diǎn)擊等。根據(jù)事件和功能的不同

25、，包括應(yīng)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(dòng)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(cuò)功能和豐富的運(yùn)算符、數(shù)學(xué)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(yùn)行系統(tǒng)中被編譯執(zhí)行。 其中應(yīng)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(tái)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(yùn)行系統(tǒng)中的菜單“特殊/開始執(zhí)行后臺(tái)任務(wù)”和“特殊/停止執(zhí)行后臺(tái)任務(wù)”來控制所有這些命令語言是否執(zhí)行。而畫面和動(dòng)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(dòng)后臺(tái)命令語言”的值來實(shí)現(xiàn)上述控制，該值置0時(shí)停止執(zhí)行，置1時(shí)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(cè)量、傳感器、調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集卡、計(jì)算機(jī)等幾部分組成，系統(tǒng)框圖如圖4所示。計(jì)算機(jī)（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(cè)量即為工程測(cè)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(cè)物理量轉(zhuǎn)換成電量。調(diào)理電路的主要功能對(duì)傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)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(hào)轉(zhuǎn)換成幅度離散的數(shù)字量。在組態(tài)王65環(huán)境下對(duì)信號(hào)采集、顯示、存儲(chǔ)以及進(jìn)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(chǎng)設(shè)備相連，通過RS485總線與計(jì)算機(jī)連接，計(jì)算機(jī)監(jiān)控儀表進(jìn)行工作，如采樣數(shù)據(jù)讀取、設(shè)備啟動(dòng)關(guān)閉、手動(dòng)自動(dòng)轉(zhuǎn)換、儀表參數(shù)設(shè)置等等。RS485總線配置簡(jiǎn)單，只需一根雙芯屏蔽線即可，采用差動(dòng)式串行傳輸，抗干擾能力強(qiáng)，數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確。系統(tǒng)以通用的工控組態(tài)軟件作為開發(fā)平臺(tái)，能夠支持大多數(shù)具有通訊功能的生產(chǎn)設(shè)備，系統(tǒng)擴(kuò)充十分容易。整個(gè)系統(tǒng)由“數(shù)據(jù)管理”、“實(shí)時(shí)顯示”、“設(shè)備控制”、“數(shù)據(jù)通訊”四個(gè)主要部分組成?！皵?shù)據(jù)通訊”是系統(tǒng)的基礎(chǔ)，負(fù)責(zé)與現(xiàn)場(chǎng)儀表通訊，采集各種數(shù)據(jù)?！皩?shí)時(shí)顯示”提供簡(jiǎn)單、直觀、友好的觀察界面，

28、拖動(dòng)鼠標(biāo)便能觀察到現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行情況。“設(shè)備控制”負(fù)責(zé)向儀表發(fā)送控制命令，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制?！皵?shù)據(jù)管理”以數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，具有提供數(shù)據(jù)報(bào)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(jì)算機(jī)、通訊接口卡和ADAM模塊組成，其中監(jiān)控計(jì)算機(jī)用于運(yùn)行監(jiān)控軟件，處理ADAM模塊采集的數(shù)據(jù)，并下達(dá)控制命令。通訊接口卡提供計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)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(gè)通道的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)可以設(shè)計(jì)為8通道的模擬量采集系統(tǒng)需要1個(gè)ADAM4017，1個(gè)ADAM45

29、20通訊模塊，+24V電源1臺(tái)和工業(yè)計(jì)算機(jī)1臺(tái)。因此，8個(gè)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(kù)控制策略通訊打印機(jī)圖形界面調(diào)理電路計(jì)算機(jī)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(shí)際的安裝時(shí)，ADAM模塊可以就近安裝在被監(jiān)控設(shè)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(dǎo)軌上，或者分層重疊在一起安裝。RS-485網(wǎng)絡(luò)和可插拔式螺絲端子連接器，允許在系統(tǒng)擴(kuò)充、重新配置或維修時(shí)無需擾亂現(xiàn)場(chǎng)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(shí)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(shè)計(jì)4.2.1 通訊組態(tài)1.定義I/O設(shè)備(1) I/O設(shè)備管理的概念 組態(tài)王對(duì)設(shè)備的管理是通過對(duì)邏輯設(shè)備名的管理實(shí)現(xiàn)的，具體講就是每一個(gè)實(shí)際I/O設(shè)備都必須在組態(tài)王中指定一個(gè)唯一的邏輯名稱，此邏輯設(shè)備名就對(duì)應(yīng)著該I/O設(shè)備的生產(chǎn)廠家、實(shí)際設(shè)備名稱、設(shè)備通訊方式、設(shè)備地址、與上位PC機(jī)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(shè)備的數(shù)據(jù)交換就是通過邏輯設(shè)備名

31、來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)工程人員在組態(tài)王中定義I/O變量屬性時(shí)，就要指定與該I/O變量進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的邏輯設(shè)備名。I/O變量與邏輯設(shè)備中的寄存器對(duì)應(yīng)，一個(gè)邏輯設(shè)備，可與多個(gè)I/O變量對(duì)應(yīng)。 I/O變量、I/O邏輯設(shè)備與實(shí)際設(shè)備對(duì)應(yīng)的關(guān)系如4-2圖所示I/O變量1I/O設(shè)備管理邏輯設(shè)備名1I/O變量n+1I/O變量n寄存器1寄存器n邏輯設(shè)備名2實(shí)際I/O設(shè)備1實(shí)際I/O設(shè)備2寄存器1數(shù)據(jù)詞典圖4-2 I/O變量、I/O邏輯設(shè)備在本系統(tǒng)中定義邏輯設(shè)備新I/O設(shè)備與實(shí)際設(shè)備亞控仿真PLC相對(duì)應(yīng),本系統(tǒng)采用了亞控提供的串口設(shè)備進(jìn)行通訊。定義步驟：1）在工程瀏覽器的目錄顯示區(qū)，用鼠標(biāo)左鍵單擊“設(shè)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(biāo)。選中“新建”圖標(biāo)后用左鍵雙擊，彈出“設(shè)備配置向?qū)А睂?duì)話框，按照向?qū)崾具M(jìn)行設(shè)置，設(shè)置完成后彈出如下設(shè)備配置向?qū)А靶畔⒖偨Y(jié)”對(duì)話框，邏輯設(shè)備名定義為新I/O設(shè)備，如4-2(a)圖所示：圖4-2(a)設(shè)備信息對(duì)話框2）對(duì)串口的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。用鼠標(biāo)左鍵雙擊設(shè)備下的成員COM1，則出現(xiàn)串口COM 1通信參數(shù)設(shè)置的對(duì)話框，根據(jù)需要相應(yīng)的將COM1的通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置情況見圖4-2(b)：圖4-2(b)通訊參數(shù)設(shè)置對(duì)話框定義變量 數(shù)據(jù)庫(kù)是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)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(kù)分為：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。 通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生

33、產(chǎn)狀況要以動(dòng)畫的形式反映在屏幕上，用戶在計(jì)算機(jī)前發(fā)布的指令也要迅速送達(dá)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。通過歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，可以進(jìn)行數(shù)據(jù)保存，以便在出現(xiàn)異常時(shí)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(yīng)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(shè)備讀寫屬性最大值采集頻率寄存器rnd1-rnd8I/O實(shí)型29-60新I/O設(shè)備只讀51000毫秒RADOM10調(diào)整跨度內(nèi)存實(shí)數(shù)21只讀100卷動(dòng)百分比內(nèi)存實(shí)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(hào)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(guān)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(duì)指定的多個(gè)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(gè)數(shù)為1-8個(gè)。為了便于用戶的使用，將界面分為兩大類：主畫面與站點(diǎn)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(shè)計(jì)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(shè)置上定義畫面名稱，畫面位置，畫面大小，畫面風(fēng)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(shè)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(shè)計(jì)硬件連接如圖4-2-2（b）所示圖4-2-2(b) 主機(jī)與ADAM模塊的連接方式主界面中提供控制界面的各個(gè)模擬量的采集，工控機(jī)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(jìn)行設(shè)置參數(shù)。2.站點(diǎn)界面 站點(diǎn)界面提供數(shù)據(jù)通信、即時(shí)模擬量數(shù)據(jù)動(dòng)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(shí)時(shí)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(jìn)入

36、“動(dòng)畫連接”，單擊“模擬值輸出”，在新打開的窗口輸入“本站點(diǎn)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(gè)“模擬輸出量”，模擬值輸出連接輸入不同的表達(dá)式。形成一組數(shù)據(jù)在05V之間的模擬量輸出頁(yè)面。設(shè)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(huì)彈出一個(gè)對(duì)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(shè)計(jì)第五章 結(jié)論此畫面運(yùn)行時(shí)如下圖4-2-2(f)。圖4-2-2(f)運(yùn)行界面通過現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際調(diào)試，以及長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)測(cè)試，以組態(tài)王和研

37、華ADAM4000系列模塊為基礎(chǔ)，建立的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)的各項(xiàng)指標(biāo)均已滿足要求；實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集和遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)的在線分析、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)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(diǎn)有：（1）平臺(tái)搭建簡(jiǎn)單、維護(hù)方便。利用自動(dòng)控制系統(tǒng)監(jiān)控層一級(jí)的軟件平臺(tái)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(hào)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(qiáng)，體積小，功耗低，可靠性好。(2)系統(tǒng)的主要部分國(guó)產(chǎn)組態(tài)軟件組態(tài)王，功能強(qiáng)大，接口豐富，能與多種智能設(shè)備接口，支持眾多通訊協(xié)議。強(qiáng)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(shè)備運(yùn)行情況和性能參數(shù)能夠?qū)崟r(shí)、生動(dòng)的展現(xiàn)在上位機(jī)界面上，有力得支持了系統(tǒng)監(jiān)控和維護(hù)。 （3）根據(jù)上述方案開發(fā)的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在遠(yuǎn)距離、多監(jiān)控點(diǎn)的實(shí)際應(yīng)用中工作穩(wěn)定可靠，外圍設(shè)備簡(jiǎn)單，安裝維護(hù)方便，監(jiān)控距離遠(yuǎn)，抗干擾能力強(qiáng)，取得了較好的監(jiān)控效果。本人經(jīng)過對(duì)這個(gè)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(shí)現(xiàn)原理。對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用、集成電路的設(shè)計(jì)、信號(hào)處理理解更加深入，編程更加熟練，同時(shí)加深了對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的理解和認(rèn)識(shí)以及組態(tài)軟件的使用。整體上感覺自己的實(shí)踐能力有了大幅度的提升，受益匪淺。參考文獻(xiàn) 1范逸之、陳立元編著Visual Basic與RS-232

39、串行通信控制中國(guó)青年出版社，20022監(jiān)控組態(tài)軟件的設(shè)計(jì)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(yīng)用 姚立波 天津大學(xué)出版社5邱健、楊冠玲、何振江.實(shí)現(xiàn)波形和數(shù)據(jù)采樣的虛擬儀器技術(shù)J.國(guó)外電子測(cè)量技術(shù)，2002致謝通過這次論文的設(shè)計(jì)，我懂得了很多以前不了解的知識(shí)，這些是我在大學(xué)最后階段所學(xué)到的最寶貴的知識(shí)，也是我人生道路上一筆無價(jià)的財(cái)富。能夠完成這篇論文，離不開我的導(dǎo)師和其他老師同學(xué)的幫助，再次感謝他們，也感謝大學(xué)里所有教過我，幫助我的老師對(duì)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(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長(zhǎng)大含辛茹苦的父母，謝謝你們!29