主從站液位智能監(jiān)控系統(tǒng)

1、主從站液位智能監(jiān)控系統(tǒng)武漢大學(xué) ：姚曉亮 余定峰山東大學(xué)（威海）：劉春河 趙兵【摘 要】系統(tǒng)以微控制器為核心，輔以CPLD以及必要的外圍電路，構(gòu)成了主從站液位智能監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)主要組成部分有：微控制核心、傳感器終端、高速高分辨率A/D轉(zhuǎn)換器、用戶界面、信息服務(wù)（IIS）控制終端、紅外遙控模塊、語(yǔ)音報(bào)警提示模塊等?；谀：刂圃硪约半p閉環(huán)控制方法，使對(duì)液面的測(cè)控精確可靠。采用紅外遙控實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無(wú)線操作。根據(jù)B/S架構(gòu)的訪問(wèn)控制模式，可以實(shí)現(xiàn)任何PC終端的主站控制功能。由于采用了掉電不失的FlashRom，可記憶用戶的設(shè)定信息。根據(jù)需要，系統(tǒng)可用于洪水監(jiān)控、鍋爐管理、水暖供應(yīng)等實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)中

2、。【關(guān)鍵字】壓力變送器；閉環(huán)控制；串行總線；主從站；瀏覽器/服務(wù)器A Intelligent Liquids Level Measure and Control System【Abstract】System employ microcontroller as the core respectively, supplemented by CPLD and the necessary other circuits, which constitute an automatic Level Measure and Control Device. The main parts are as follow

3、ed: Micro-system control center, high-speed and high-resolution ADC, sensor terminal, user interface, information services (IIS) control terminal, infrared remote control module and the voice module. Fuzzy Control and Double-loop Control guarantee the precision of the result. B/S infrastructure and

4、the infrared remote control mode make the main station more multifunctional. With the FlashRom , user can get memory information conveniently.【Keywords】Level sensor; Closed-loop Control, Serial bus, Main/ Sub-station, B/S infrastructure 一、 引言隨著Internet的飛速發(fā)展，以及B/S實(shí)現(xiàn)架構(gòu)的日益成熟，使得主站智能控制從站的系統(tǒng)日趨完善，基于主從結(jié)構(gòu)的液位

5、測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用也日益廣泛。本系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)無(wú)論何時(shí)何地，均能夠?qū)θ舾蓮恼镜墓芾砭S護(hù)以及智能控制。從站采用先進(jìn)的PMT120系列壓力變送器，通過(guò)高分辨率AD574采集液位信息,并通過(guò)繼電器控制電磁閥進(jìn)行液位的輸出調(diào)節(jié)。通過(guò)RS232標(biāo)準(zhǔn)總線，主站可采用MCU或PC與從站通信。為了保持界面友好，我們采用了兩塊圖形液晶顯示模塊（LCM）,并且利用語(yǔ)音提示進(jìn)行報(bào)警。由于系統(tǒng)可能應(yīng)用于工業(yè)惡劣現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，我們采用了紅外無(wú)線載波技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)10米之內(nèi)的無(wú)線控制。此外，為了保存各分站信息，系統(tǒng)采用了虛擬串行總線技術(shù)，通過(guò)模擬UART時(shí)序，附加了即時(shí)打印功能。為了防止信息意外丟失，采用FlashRom實(shí)現(xiàn)掉電不失的功

6、能。二、系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)由兩部分組成：主站和從站。有一個(gè)主站，八個(gè)從站。其中主站可分別采用MCU和PC。通過(guò)RS232通信協(xié)議，從站和主站之間交換信息，完成主站對(duì)八個(gè)從站的監(jiān)控管理，以及從站的信息上傳。主站采用信息服務(wù)方式控制時(shí)，則通過(guò)RS232與分站連接的PC可作為B/S架構(gòu)中的服務(wù)器，經(jīng)過(guò)Internet，系統(tǒng)管理員可隨時(shí)隨地對(duì)從站進(jìn)行智能監(jiān)控。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1。MCU主站ServerClientInternet從站3從站5從站7從站4從站6從站8從站1從站2圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)PC主站2 從站結(jié)構(gòu)圖2從站硬件結(jié)構(gòu)MCU(89C55)液晶（LCM）KeyBoardAD574液位傳感器M

7、CU BusPS2 InterfaceSerial BusFlashRom語(yǔ)音報(bào)警電磁閥控制RS232總線MCU接主站3 主站結(jié)構(gòu) MCU89S52液晶（LCM）KeyBoardSerial BusMCURS232接從站紅外遙控遙控器聲光報(bào)警紅外載波通信圖3主站硬件系統(tǒng)MCU Bus打印輸出三、 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)采用實(shí)時(shí)多任務(wù)的嵌入式操作系統(tǒng)（Small RTOS51 System）,通過(guò)高效率的時(shí)間片（Time Slice）管理，對(duì)分站和主站分別編寫(xiě)程序，最終通過(guò)串行總線標(biāo)準(zhǔn)EIA RS232C組成功能完善的主從控制系統(tǒng)。RTX51 RTOSCoreTASK1系統(tǒng)檢測(cè)TASK2鍵盤(pán)顯示T

8、ASK3AD采集TASK4語(yǔ)音輸出TASK8電磁閥控制TASK7異常處理TASK6總線收發(fā)TASK5無(wú)線接收?qǐng)D4分站軟件設(shè)計(jì)RTX51 RTOSCoreTASK1系統(tǒng)檢測(cè)TASK2鍵盤(pán)顯示TASK3打印輸出TASK4循環(huán)檢測(cè)TASK8存儲(chǔ)記憶TASK7異常處理TASK6總線收發(fā)TASK5聲光報(bào)警圖5主站軟件設(shè)計(jì)由于液位采集結(jié)果的非線性，系統(tǒng)采用了模糊控制（Fuzzy Control）原理，通過(guò)軟件的自動(dòng)調(diào)整和校準(zhǔn)，可使測(cè)量和控制精確、穩(wěn)定。Y開(kāi)始等待鍵盤(pán)輸入系統(tǒng)初始化,開(kāi)機(jī)畫(huà)面向左向上向下向右確定Enter幫助Help菜單統(tǒng)一處理子程序執(zhí)行相應(yīng)的功能顯示相應(yīng)的功能的幫助返回？N重繪菜單界面圖6 軟件流程圖四、 結(jié)束語(yǔ)系統(tǒng)能較好完成了主從控制的實(shí)時(shí)液位測(cè)控功能。完成題目所有基本和所有發(fā)揮要求，并有多處創(chuàng)新設(shè)計(jì)和制作。系統(tǒng)精度高、實(shí)時(shí)性好，可應(yīng)用于洪水監(jiān)控、供暖供水等與人們生活息息相關(guān)的領(lǐng)域