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。
上传时间： 2013-10-09
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PLC 以 其 可靠性高、抗干扰能力强、配套齐全、功能完善、适应性强等特点，广泛应用于各种控制领域。PLC作为通用工业控制计算机，是面向工矿企业的工控设备，使用梯形图符号进行编程，与继电器电路相当接近，被广大工程技术人员接受。但是在实际应用中，如何编程能够提高PLC程序运行速度是一个值得我们思考研究的问题。1 PLC工作原理PLC 与 计 算机的工作原理基本相同，即在系统程序的管理下，通过运行应用程序完成用户任务。但两者的工作方式有所不同。计算机一般采用等待命令的工作方式，而PLC在确定了工作任务并装人了专用程序后成为一种专用机，它采用循环扫描工作方式，系统工作任务管理及应用程序执行都是用循环扫描方式完成的。PLC 有 两 种基本的工作状态，即运行(RUN)与停止(STOP)状态。在这两种状态下，PLC的扫描过程及所要完成的任务是不尽相同的，如图1所示。 PLC在RUN工作状态时，执行一次扫描操作所的时间称为扫描周期，其典型值通常为1一100nis，不同PLC厂家的产品则略有不同。扫描周期由内部处理时间、输A/ 输出处理执行时间、指令执行时间等三部分组成。通常在一个扫描过程中，执行指令的时间占了绝大部分，而执行指令的时间与用户程序的长短有关。用户 程 序 是根据控制要求由用户编制，由许多条PLC指令所组成。不同的指令所对应的程序步不同，以三菱FX2N系列的PLC为例，PLC对每一个程序步操作处理时间为:基本指令占0.741s/步，功能指令占几百微米/步。完成一个控制任务可以有多种编制程序的方法，因此，选择合理、巧妙的编程方法既可以大大提高程序运行速度，又可以保证可靠性。 提高PLC程序运行速度的几种编程方法2.1 用数据传送给位元件组合的方法来控制输出在 PL C应 用编程中，最后都会有一段输出控制程序，一般都是用逻辑取及输出指令来编写，如图2所示。在图2所示的程序中，逻辑取的程序步为1，输出的程序步为2，执行上述程序共需3个程序步。通常情况下，PLC要控制的输出都不会是少量的，比如，有8个输出，在条件满足时要同时输出。此时，执行图2所示的程序共需17个程序步。若我们通过位元件的组合并采用数据传送的方法来完成图2所示的程序，就会大大减少程序步骤。在三 菱 PLC中，只处理ON/OFF状态的元件(如X,Y,M和S)，称为位元件。但将位元件组合起来也可以处理数据。位元件组合由Kn加首元件号来表示。位元件每4bit为一组组合成单元。如K YO中的n是组数，当n=1时，K,Yo 对应的是Y3一Yo。当n二2时，KZYo对应的是Y7一Yo。通过位元件组合，就可以用处理数据的方式来处理位元件，图2程序所示的功能可用图3所示的传送数据的方式来完成。
上传时间： 2013-11-11
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摘要: 串行传输技术具有更高的传输速率和更低的设计成本, 已成为业界首选, 被广泛应用于高速通信领域。提出了一种新的高速串行传输接口的设计方案, 改进了Aurora 协议数据帧格式定义的弊端, 并采用高速串行收发器Rocket I/O, 实现数据率为2.5 Gbps的高速串行传输。关键词: 高速串行传输; Rocket I/O; Aurora 协议 为促使FPGA 芯片与串行传输技术更好地结合以满足市场需求, Xilinx 公司适时推出了内嵌高速串行收发器RocketI/O 的Virtex II Pro 系列FPGA 和可升级的小型链路层协议———Aurora 协议。Rocket I/O支持从622 Mbps 至3.125 Gbps的全双工传输速率, 还具有8 B/10 B 编解码、时钟生成及恢复等功能, 可以理想地适用于芯片之间或背板的高速串行数据传输。Aurora 协议是为专有上层协议或行业标准的上层协议提供透明接口的第一款串行互连协议, 可用于高速线性通路之间的点到点串行数据传输, 同时其可扩展的带宽, 为系统设计人员提供了所需要的灵活性[4]。但该协议帧格式的定义存在弊端,会导致系统资源的浪费。本文提出的设计方案可以改进Aurora 协议的固有缺陷,提高系统性能, 实现数据率为2.5 Gbps 的高速串行传输, 具有良好的可行性和广阔的应用前景。
上传时间： 2013-11-06
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DTP_S09C通过力控6.1发送短信。
上传时间： 2013-10-21
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介绍一种基于CAN总线的远程数据分布式测控系统，用于实现生产过程中集中监测、管理和分散控制。该系统能够实时监测工业现场多种设备温度、湿度、电压、电流、压力、流量等数据，采用EM9161为工控嵌入式主板，通过CAN总线组成分布式控制网络。该系统不仅通信距离远、速率高，而且抗干扰能力强。
上传时间： 2013-11-24
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SmartARM9B92 是由广州致远电子有限公司完全按照工业级标准（EMC/EMI）设计开发的一款通用工控/教学开发平台，其核心控制器采用了TI 公司最新推出的LM3S9000 系列芯片。LM3S9000 在通用处理性能方面取得了最新突破，实现了连接性、存储器配置与高级运动控制的完美结合。SmartARM9B92 开发平台提供了丰富的接口：外部总线接口（EPI）、USB OTG 接口、10/100Mbps 以太网接口、带电气隔离的CAN 接口、电机驱动板接口、带电气隔离的RS-485 接口、I2S 音频接口、UART/Modem 接口和SD 卡接口等，同时集成了大容量存储器，包括SRAM、SDRAM、NOR Flash 和NAND Flash。SmartARM9B92平台将LM3S9B92 的功能特性发挥的淋漓尽致，最大程度上满足客户的应用需求。
上传时间： 2013-10-31
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介绍了基一种基于ZigBee和ARM技术的无线森林火情监测系统。该系统采用无线传感网络结合上位机数据处理中心的框架，采取ZigBee和短波无线通信方案，融合了传感器网络、ARM等工控技术，实现了森林环境参数采集和传输。在系统的总体框架下，重点分析了ZigBee组网的的设计方案，包括软件设计和硬件设计。最后，对节点性能和整个监控系统进行了测试，证明了系统的稳定性和其数据传输的可靠性。
上传时间： 2013-11-12
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摘要: 串行传输技术具有更高的传输速率和更低的设计成本, 已成为业界首选, 被广泛应用于高速通信领域。提出了一种新的高速串行传输接口的设计方案, 改进了Aurora 协议数据帧格式定义的弊端, 并采用高速串行收发器Rocket I/O, 实现数据率为2.5 Gbps的高速串行传输。关键词: 高速串行传输; Rocket I/O; Aurora 协议 为促使FPGA 芯片与串行传输技术更好地结合以满足市场需求, Xilinx 公司适时推出了内嵌高速串行收发器RocketI/O 的Virtex II Pro 系列FPGA 和可升级的小型链路层协议———Aurora 协议。Rocket I/O支持从622 Mbps 至3.125 Gbps的全双工传输速率, 还具有8 B/10 B 编解码、时钟生成及恢复等功能, 可以理想地适用于芯片之间或背板的高速串行数据传输。Aurora 协议是为专有上层协议或行业标准的上层协议提供透明接口的第一款串行互连协议, 可用于高速线性通路之间的点到点串行数据传输, 同时其可扩展的带宽, 为系统设计人员提供了所需要的灵活性[4]。但该协议帧格式的定义存在弊端,会导致系统资源的浪费。本文提出的设计方案可以改进Aurora 协议的固有缺陷,提高系统性能, 实现数据率为2.5 Gbps 的高速串行传输, 具有良好的可行性和广阔的应用前景。
上传时间： 2013-10-13
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工控
上传时间： 2014-05-26
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近年来电脑虚拟仪器的发展很快。在飞速发展的计算机技术支持下，“软件即仪器”的理念得到了充分的发挥。计算机加软件配合合适的AD/DA界面和传感器/控制器，就可以完成形形色色的传统仪器的所有功能，应用领域遍及现代科技的各个方面，大有星火燎原之势。而且由于其成本较低，升级容易换代快，维护简单，特别是数据的采集、分析、管理做到了智能化，大大提高了工作效率，在科研、计量、工控、自控等应用上特别受青睐，发展势头已将传统仪器远远抛在了后面，并将持续下去。但是一般的虚拟仪器对于普通电子爱好者来说仍然是太昂贵了，而且由于通用的虚拟仪器要考虑高速信号，往往采用高速低分辨率的AD/DA芯片，一般分辨率只能达到8至12位，这对于电子爱好者常用的音频领域恰恰不够精确。在现代多媒体电脑上，声卡已经成为一个必不可少的重要组成部分，它给我们提供了丰富多彩的视听娱乐和有声交流功能，使“多媒体”的名称名副其实。但是你是否知道，利用声卡高精度的AD/DA变换界面，加上合适的软件，就可以构成功能十分强大的音频（超音频）虚拟仪器呢？并且，如果使用足够好的声卡，配合比较简单的扩展设备和传声器/放大器，再选用本文介绍的软件，将是目前音频虚拟仪器的最强、最佳选择。限于篇幅和时间，本文主要介绍一些原则性的测试方法，期望起到抛砖引玉的作用，给有兴趣的爱好者引个路。具体的应用还需要大家不断学习、探索，详细的软件应用方法将在2004年《无线电》杂志以及本站连续刊登介绍。1.声卡的选择声卡担负着模拟信号进出大门的重任，其性能如何，对虚拟仪器的精度有着最直接的影响，因此选择合适的声卡是非常有必要的。从分辨率看，一般电脑多媒体声卡为16位，取样频率为44.1/48KHz，而现在的主流中高档声卡大多具备了96KHz/24bit的取样精度，好的专业声卡甚至能达到输入/输出兼备的192KHz/24bit取样精度。从音频处理的技术指标看，许多质量良好的廉价声卡已经超越了一般模拟仪器，而高档的专业声卡更是具有极其优异的指标。这也不奇怪，因为专业声卡本身就是为专业的录音、监听、音频处理而设计的，是音频传播的门槛，理应具有良好的素质。例如，顶级的专业声卡频率响应可以从几Hz平坦地延伸到数十KHz至接近100 KHz，波动在正负0.1dB以下，噪声水平在-110dB以下，动态范围大于110dB，总谐波失真和互调失真远小于万分之一，通道分离度能达到100dB……这样的声卡已经超越了绝大多数模拟设备的指标，足以应付最苛刻的应用要求，也足以胜任高精度电脑音频虚拟仪器的要求，乃至于数十KHz的超声波研究。当然了，顶级的专业声卡价格昂贵，一般相当于一套主流电脑的价格，大多数业余爱好者不能或不愿承受，但比起模拟测试仪器来说还是便宜很多，而且软件升级没有限制。不过近来电脑音频设备市场看好，许多专业声卡厂家推出了“准专业”声卡进军多媒体市场，素质良好，支持多声道，价格也便宜很多，用途广泛，很适合业余爱好者选用。如果再“抠门”一点，精选百元级优质声卡也是可以应付一般的声学测量的，因为我们知道声学测量的瓶颈一般在于传声器而不是电路。当然这时最好对声卡模拟电路进行“打摩”如更换运放和输出电容等，以得到更好的效果。介绍一些具体的声卡品牌。顶级声卡首选Lynx Two/Lynx 22,据笔者所知是目前世界上指标最优秀的声卡，价格一千美元左右。类似的其它专业声卡有RME，比Lynx还贵（主要因为支持的声道数多）。另外如果单为测试用，一些专业的测试用AD/DA界面设备也可用（例如Sound Technology公司的产品），不过可能更昂贵，而且功能少，指标也未必更强，但好处是可以找到USB接口型的，可配合笔记本电脑使用。这类声卡可以进行精确的电路测试，如作为其它声卡、碟机、功放等设备的输入输出参考标准进行测量，声学测试更是不在话下。
上传时间： 2013-10-13
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