基于多点网络的水厂自动监控系统设计Design of MPI Based Automatic Monitoring and Control System in Water Works刘 美 俊(湖南工程学院，湘潭411101)摘要针对水厂工作水泵多、现场离控制站距离远的特点，提出了一种基于MPI多点网络的自动监控系统的设计方法，分析了系统的工作原理，介绍了系统中数据的采集与处理、主站与从站的通信原理以及系统软件的设计。由于这种系统的主、从站PLC之间采用MPI网络通信，具有运行可靠、性能价格比高的特点，所以适用于中小规模水厂的分布式监控场合。关键词多点网络主站从站监控系统Abstract Ina ccordancew ithth efe atuersof w aterw orks,i. e. ，manyp umpsin o perationa ndth ep umps， farfor mt hec ontrolst ation,th em ethodo fdesigninga na utomati(〕monitoringa ndc ontorlsy stemb asedo nM PIis p resented.Th eo perationalpr incipleo fth esy stemi san alyzed,th ed atac olection,data processing; communication between master station and slave station as wel as design and system software are discussed. Because MPI network communicationis used among master station, slave stations and PLC, the system is reliable and high cost-efective. It is， suitable for smal and mediumsized water works for distrbuted monitoring and control.Keywords MPI Masterst ation Slaves tation Monitoringa ndc ontorlsy stem 自来 水 厂 的自动控制系统一般分为两大部分，一对组态硬件要求较高，投资较大。相对而言，MPI网是水源地深水泵的工作控制，一是水厂区变频恒压供络速度可达187.5 M bps，通过一级中继器传输距离可水控制，两部分的实际距离通常都比较远。某厂水源达Ikm 。根据水厂的具体情况，确定以MPI方式组地有3台深井泵给水厂区的蓄水池供水。水厂区的成网络，主站PLC为S7-300系列的CPU3121FM，从任务是对水池的水进行消毒处理后，通过加压泵向管站为S7-200系列的CPU222。这样既满足了系统要路恒压供水。选用Siemens公司的S7系列可编程控求，又相对于Profibus网络节省了三分之一的成本，制器(PLC)和上位机组成实时数据采集和监控系统， 这种分布式监控系统具有较高的性能价格比。系统对深水泵进行远程控制，对供水泵采用变频器进行恒中PLC的物理层采用RS - 485接口，网络延伸选用压控制以保证整个水厂的电机设备安全、可靠地运带防雷保护的中继器，使系统的安全运行得到了保行。证。MPI网络的拓扑结构如图1所示。1 多点网络(NWI)监控系统的组成Sie me ns 公司S7系列PLC通常有MP」多点网络与Profibus现场总线网络两种组网方式。Profibus现场总线的应用目前较为普遍，通用性较好，它由Profibus一DP, Profibus一FMS, Profibus一PA组成。Profibus - DP型用于分散外设间的数据传输，传输速率为9.6kbps一12Mbps，主要用于现场控制器与分散1/0之间的通信，可满足交直流调速系统快速响应的时间要求，特别适合于加工自动化领域的应用;Profibus - FMS主要解决车间级通信问题，完成中等传输速度的循环或非循环数据交换任务，适用于纺织、楼宇自动化、可编程控制器、低压开关等;Profibus - PA型采用了OSI模型的物理层和数据链路层，适用于过程自动化的总线类型。
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基于现场总线的网络技术研究是自动控制领域发展的一个热点。在各种工业现场总线中，CAN总线以其成本低、速度快、实时性和可靠性较高等特点被广泛应用于各领域。CIA(CAN in Automation)协会发布了完整的CANopen协议，定义了应用层和通讯子协议，为基于现场总线的分布式控制系统的广泛应用提供了解决之道。 本文研究国内外现场总线发展现状后，以改善现场总线网络通讯系统的运行效率，提高实时性和信息处理能力为前提，浅析CAN总线高层通讯协议CANopen，分析了主、从节点的各个功能，说明了功能的设计和实现方案。 然后，本文将CANopen协议应用于分布式控制系统，详细论述了基于PIC18控制器的从节点和基于DSP控制器的主节点的实现过程。主、从节点具有基于CANopen协议的总线通信功能。从节点具有数字量和模拟量输入输出功能。主节点可以通过键盘对各节点运行状态和各节点参数进行调整，还可以通过液晶屏显示实时控制量和各节点运行状态。PC机能在线监测CAN报文数据流。本文对两种类型节点的设计思想、硬件组成和软件设计均做了详尽的阐述，并给出了部分关键硬件原理图和软件流程图。 最后，把已开发的从节点和主节点组成一个温度测控系统和一个电机控制系统。经过实验室测试，证明系统具有良好的实时性，通讯稳定可靠，解决了传统CAN总线节点通讯可控性差，无法灵活设置的问题。对目前国内CAN总线应用中大多把精力放在硬件之上的底层软件开发，少有使用上层软件协议的习惯，起到了一定的推动意义，提高了应用水平。
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变电站微机保护测控装置应用于强弱电结合部分，二者存在电磁兼容问题，处理不好会造成局部系统的运行不稳定。本文介绍了变电站微机保护测控系统在设计、施工、运行中如何消除或抑制干扰，以保障系统的稳定运行。
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论述了基于数字温度传感器的单片机温度测控系统。把PC机中实现减法运算的方法运用到MCU的汇编语言程序设计中，从而完成了AD7416的温度采样汇编语言程序设计。给出了温度测控系统简化电路原理图以及符合MCS—51汇编语言特点的温度采样子程序流程框图。
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本文提出了一种基于MCS-51 系列单片机的低成本恒温控制设计方案,用AD590 进行温度采集,以ADC0804 为AD 转换装置,通过LCM 液晶显示,还兼有整点提醒、临界温度预警的功能.电路以及模块化的程序编写方法,重点介绍了ADC0804 及相关应用，液晶显示模块WG14432B-YYH-N 的特点、使用方法及其与单片机的接口电路。
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提出了飞控计算机与测控系统之间接口的统一帧结构设计新的方法和思路，初步建立了完备的格式化通信信息集。对帧结构进行动态配置，使帧结构具有通用化功能和可操作性。探讨了帧结构校验方法，使之具有检/纠错功能。理论分析表明，新的统一帧结构设计能够有效提高无人机测控系统机载设备的通用化。
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《传感器与测控电路》共有7章，第一章为传感器与测控电路基础，第二章为常用传感器工作原理与应用，第三章为常用传感器实用电路，第四章为单片机接口电路及应用，第五章为智能传感器与数据采集，第六章为测控电路的抗干扰措施，第七章为汽车发动机测控系统实例。《传感器与测控电路》可作为从事测控技术和自动化工作的工程技术人员的参考书，亦可作为自动化专业本科生的教学参考书。
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