兩級(jí)多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

PAGEPAGE16綜合課程設(shè)計(jì)說明書(08級(jí)）兩級(jí)多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué)生姓名趙鋒學(xué)號(hào)院系工學(xué)院機(jī)電系專業(yè)自動(dòng)化指導(dǎo)教師朱烈鋒完成日期2011-5—2遠(yuǎn)程污水流量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要紹興縣污水治理工程管網(wǎng)系統(tǒng)承擔(dān)著紹興縣工業(yè)和生活污水的收集和排放任務(wù)，系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)出管流量計(jì)量均采用電磁流量計(jì)(電磁流量計(jì)是采用法拉第電磁感應(yīng)定律制成的一種測(cè)量導(dǎo)電液體體積流量的儀表)，電磁流量計(jì)的轉(zhuǎn)換器安裝在計(jì)量保護(hù)箱內(nèi)，計(jì)量保護(hù)箱的上、下門裝有門開關(guān)。現(xiàn)進(jìn)管用戶已達(dá)260多個(gè)，已投運(yùn)的流量計(jì)達(dá)350臺(tái)，且分布在全縣14個(gè)鎮(zhèn)街2個(gè)開發(fā)區(qū)，采用人工巡查抄表記錄的方式不但勞動(dòng)強(qiáng)度大、效率低，且不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)流量計(jì)故障、計(jì)量失準(zhǔn)等情況，給污水流量數(shù)據(jù)管理和流量計(jì)管理工作帶來較大困難。為了進(jìn)一步提高對(duì)進(jìn)管企業(yè)污水排放量的有效管理，輔助泵站安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行，計(jì)劃采用CDMA移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在各個(gè)流量監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝流量采集監(jiān)控系統(tǒng)，構(gòu)建一個(gè)基于公眾通訊網(wǎng)絡(luò)的污水流量實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)。關(guān)鍵詞：電磁流量計(jì)；通訊接口；PLC；CDMAVPDN；組態(tài)王；數(shù)據(jù)庫MorethantwochanneldataacquisitionsystemABSTRACTShaoxingCountySewageTreatmentProjectPipeNetworkSystembearShaoxingCountyindustrialanddomesticsewagecollectionanddisposaltasks,Volumeflowoutofthesystemusingelectromagneticflowmetertube(ElectromagneticflowmeterisFaraday’slawofelectromagneticinductionusingameasuremade??ofconductiveliquidvolumeflowmeter）,Electromagneticflowmeterconverterboxinstalledinthemeasurementofprotection,Protectionofmeasuresonthebox,thenextdoorwiththedoorswitch。Nowhasreachedmorethan260usersintothetube,Hasbeenputintooperationover350flowmeters，Anddistributedinwholecountyof14TownsandtwoDevelopmentZoneKEYWORDS：Electromagneticflowmeter;communicationinterface;PLC；CDMAVPDN;configurationking;database目錄TOC\o"1-3”\h\z\u_Toc290988977"ABSTRACT II_Toc290988979"引言 2_Toc290988981”2.現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集終端設(shè)計(jì) 3HYPERLINK\l”_Toc290988982”3.通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 53．1CDMA1xVPDN接入方案 53.3CDMADTU 7_Toc290988987”4．1硬件設(shè)備構(gòu)成 84．2監(jiān)控軟件 9HYPERLINK\l”_Toc290988989"4.2。1組態(tài)王6.5主要特點(diǎn) 9HYPERLINK\l”_Toc290988990”4.2。1。1畫面改進(jìn) 9HYPERLINK\l”_Toc290988991"4.2。1。2變量改進(jìn) 9HYPERLINK\l”_Toc290988992"非線性表功能 10HYPERLINK\l”_Toc290988993"4.2.2監(jiān)控軟件開發(fā) 10_Toc290988995”4.2。2.2定義變量名 124.2.2。3圖形界面顯示 14HYPERLINK\l”_Toc290988997”4.2。2.4報(bào)警提示 14HYPERLINK\l”_Toc290988998”4。2.2.5數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)功能管理 14shaoxing1@zjsx.133vpdn。zj），這個(gè)配置是安裝在數(shù)據(jù)服務(wù)器上的CiscosecureAcs完成對(duì)路由器的設(shè)置而完成的；2.DTU身份識(shí)別碼；3.DSCIP地址(監(jiān)控主機(jī)的IP地址);4。串口設(shè)置波特率（DTU與PLC通訊速率)。4．上位機(jī)系統(tǒng)上位機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)流量采集點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集、故障實(shí)時(shí)報(bào)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控等功能.監(jiān)控計(jì)算機(jī)通過KingView6。5組態(tài)軟件（網(wǎng)絡(luò)版)的圖形組態(tài)功能，可以動(dòng)態(tài)的顯示整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備工作狀態(tài)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)各設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。4．1硬件設(shè)備構(gòu)成系統(tǒng)管理主機(jī)1臺(tái)：選用IBMNetvistaM42830781c商用機(jī)，通過移動(dòng)通信運(yùn)營(yíng)商中國(guó)聯(lián)通的CDMA網(wǎng)絡(luò)與各現(xiàn)場(chǎng)RTU連接,采集實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，提供動(dòng)態(tài)的工藝監(jiān)控圖形,具備友好的人機(jī)界面。數(shù)據(jù)服務(wù)器1臺(tái):選用IBMXseries2258647—5AC服務(wù)器，采用美國(guó)Microsoft公司的SQLServer數(shù)據(jù)庫管理軟件對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，同時(shí)安裝安全訪問控制軟件CISCOACS成為用戶側(cè)RADIUS（AAA)數(shù)據(jù)服務(wù)器路由器1臺(tái)：選用CISCO3725用于用于聯(lián)接中國(guó)聯(lián)通VPDN隧道數(shù)據(jù)專線和用戶側(cè)RADIUS（AAA）數(shù)據(jù)服務(wù)器交換機(jī)1臺(tái)：選用3C1720324口用于組建單位的以太網(wǎng)以供各工作站數(shù)據(jù)查詢、畫面監(jiān)視.4．2監(jiān)控軟件工業(yè)組態(tài)軟件是可以從PLC、DTU等設(shè)備中實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，發(fā)出控制指令并監(jiān)控系統(tǒng)正常運(yùn)行的一種軟件包。在本系統(tǒng)中我們采用性能價(jià)格比優(yōu)秀的北京亞控公司的KINGVIEW6.5網(wǎng)絡(luò)版組態(tài)軟件.4.2.1組態(tài)王6。5主要特點(diǎn)該軟件采用最新的JAVA2核心技術(shù),功能豐富,操作簡(jiǎn)單。4.2。1。1畫面改進(jìn)1.支持大畫面、導(dǎo)航圖：用戶可以制作任意大小的畫面，利用滾動(dòng)條和導(dǎo)航圖控制畫面顯示內(nèi)容；繪制、移動(dòng)、選擇圖素時(shí)，畫面自動(dòng)跟蹤滾動(dòng)；2.方便的變量替換：可以單獨(dú)替換某個(gè)畫面中的變量,也可以在畫面中任意選中的圖素范圍內(nèi)進(jìn)行變量替換；3.豐富的提示文本：系統(tǒng)提供豐富的圖素提示條文本,包括簡(jiǎn)單圖素和組合圖素；4。任意選擇畫面中的圖素：在畫面中使用鍵盤和鼠標(biāo)結(jié)合可以任意選擇多個(gè)圖素進(jìn)行組合、排列等操作。4.2.1。2變量改進(jìn)1。定義結(jié)構(gòu)成員時(shí)可以定義基本屬性,例如變量屬性、報(bào)警屬性和記錄屬性等；2。定義結(jié)構(gòu)變量時(shí)自動(dòng)繼承結(jié)構(gòu)成員的屬性;3。結(jié)構(gòu)變量可整體賦值；4。結(jié)構(gòu)變量可作為自定義函數(shù)的參數(shù)；5.在數(shù)據(jù)詞典中可以任意選擇多個(gè)變量集中修改變量共有屬性.4。2.1.3非線性表功能非線性表新增導(dǎo)入導(dǎo)出功能，能導(dǎo)出為逗號(hào)分隔文件（*.csv），可在文本狀態(tài)編輯或傳送，編輯完成后還可導(dǎo)入，據(jù)此可實(shí)現(xiàn)不同工程中的非線性表重復(fù)利用。網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的控制和顯示通過引用網(wǎng)絡(luò)上計(jì)算機(jī)的“$網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)”變量得到網(wǎng)絡(luò)通訊的狀態(tài)。同時(shí)，能夠?qū)W(wǎng)絡(luò)的通訊狀態(tài)進(jìn)行控制。對(duì)于定義“網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)”的網(wǎng)絡(luò)通訊方式，是在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上建立commerr寄存器來完成網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的顯示和控制.4。2.2監(jiān)控軟件開發(fā)下面介紹利用組態(tài)王6。5軟件來開發(fā)污水流量實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件的流程:通信設(shè)置組態(tài)王軟件內(nèi)嵌了各種不同設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序來實(shí)現(xiàn)與大多數(shù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間的通信.在開發(fā)過程中，通過選擇CDMADTU模塊的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序,可以很容易實(shí)現(xiàn)監(jiān)控主機(jī)與CDMADTU的通信.在本系統(tǒng)中需連接的設(shè)備(CDMADTU）共有200多個(gè)，因此需給每個(gè)DTU指定一個(gè)唯一的邏輯名稱（例DT見圖4-1和相應(yīng)的設(shè)備地址見圖4-2即DTU身份識(shí)別碼。圖4—1填寫設(shè)備邏輯名稱圖4-2填寫設(shè)備地址4。2。2.2定義變量名在組態(tài)王運(yùn)行時(shí)，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)狀況要以動(dòng)畫的形式反映在屏幕上，同時(shí)工程人員在計(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),所有這一切都是以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫為中介環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)庫是聯(lián)系上位機(jī)和下位機(jī)的橋梁。在數(shù)據(jù)庫中存放的是變量的當(dāng)前值，變量包括系統(tǒng)變量和用戶定義的變量.變量的集合形象地稱為“數(shù)據(jù)詞典"，數(shù)據(jù)詞典記錄了所有用戶可使用的數(shù)據(jù)變量的詳細(xì)信息。變量的基本類型共有兩類：內(nèi)存變量、I/O變量。I/O變量是指可與外部數(shù)據(jù)采集程序直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的變量，如下位機(jī)數(shù)據(jù)采集設(shè)備(如PLC、儀表等）或其它應(yīng)用程序（如DDE、OPC服務(wù)器等）。這種數(shù)據(jù)交換是雙向的、動(dòng)態(tài)的，就是說：在“組態(tài)王"系統(tǒng)運(yùn)行過程中，每當(dāng)I/O變量的值改變時(shí)，該值就會(huì)自動(dòng)寫入下位機(jī)或其它應(yīng)用程序;每當(dāng)下位機(jī)或應(yīng)用程序中的值改變時(shí),組態(tài)王系統(tǒng)中的變量值也會(huì)自動(dòng)更新在系統(tǒng)中需定義的I/O變量。本系統(tǒng)中變量名對(duì)象主要有瞬時(shí)流量、累積流量、供電情況、上門狀態(tài)、下門狀態(tài)、采集時(shí)間。在工程瀏覽器中左邊的目錄樹中選擇“數(shù)據(jù)詞典”項(xiàng)，右側(cè)的內(nèi)容顯示區(qū)會(huì)顯示當(dāng)前工程中所定義的變量。雙擊“新建”圖標(biāo)見圖，彈出“定義變量”屬性對(duì)話框見圖4—3。4—3定義變量（1）變量名是唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)應(yīng)用程序中數(shù)據(jù)變量的名字,同一應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)變量不能重名例瞬時(shí)流量1、瞬時(shí)流量2,同時(shí)使每個(gè)變量名與連接的設(shè)備(CDMADTU)對(duì)應(yīng)見圖4—4。圖4-4定義變量（2)圖形界面顯示組態(tài)王軟件提供了豐富的圖庫,以及方便的開發(fā)工具。利用這些圖庫和工具，可以在較短時(shí)間內(nèi)開發(fā)出我們的圖形界面，建立監(jiān)視畫面，使現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)地顯示在監(jiān)視畫面上。4.2。2.4報(bào)警提示對(duì)電源中斷、網(wǎng)絡(luò)離線、上、下門打開時(shí)字體顏色由黑色變成紅色,同時(shí)彈出報(bào)警界面以提醒監(jiān)視人員.4。2。2.5數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)功能管理為了方便數(shù)據(jù)的管理，需對(duì)組態(tài)王采集的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲(chǔ)到標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫中，具體方法如下:1.在數(shù)據(jù)服務(wù)器上安裝SQL數(shù)據(jù)庫，建立名為“zale”數(shù)據(jù)庫，然后建立數(shù)據(jù)表名，表的設(shè)計(jì)內(nèi)容見表4—1名稱數(shù)據(jù)類型大小時(shí)間標(biāo)志real4日期char30時(shí)間char18累積流量real4瞬時(shí)流量real4上門狀態(tài)bit1下門狀態(tài)bit1D狀態(tài)bit1供電情況bit1流量計(jì)參數(shù)bit1表4-1數(shù)據(jù)表內(nèi)容2．基于WindowsXP創(chuàng)建SQL服務(wù)器的新數(shù)據(jù)源：組態(tài)王支持對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)的插入、選擇、刪除等基本的操作.同時(shí)支持標(biāo)準(zhǔn)的SQL語言，可以靈活的運(yùn)用組態(tài)王提供的SQL函數(shù)使組態(tài)王通過ODBC（開放性的數(shù)據(jù)源）配合標(biāo)準(zhǔn)的SQL語言對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行各種簡(jiǎn)單和復(fù)雜的操作.在Win2000/Winnt/Winxp等操作系統(tǒng)下必須正確的進(jìn)行設(shè)置，以WindowsXP為例說明。第一步：在控制面板下選擇管理工具－>ODBC數(shù)據(jù)源，雙擊圖標(biāo)出現(xiàn)圖4—5界面；圖4—5數(shù)據(jù)源管理器界面第二步：在用戶DSN選項(xiàng)卡片上，單擊添加按鈕，出現(xiàn)創(chuàng)建新數(shù)據(jù)源對(duì)話框，選擇SQLServer圖4-6。

圖4-6創(chuàng)建新數(shù)據(jù)源第三步:單擊第二步的完成按鈕,出現(xiàn)創(chuàng)建到SQLServer的新數(shù)據(jù)源，如圖4—7所示。

圖4-7創(chuàng)建SQL服務(wù)器的新數(shù)據(jù)源（1）輸入數(shù)據(jù)源名稱、數(shù)據(jù)源描述和SQLServer所在的服務(wù)器名稱或者IP地址。服務(wù)器名稱可以是SQLServer所在的機(jī)器名稱，也可以是IP地址，單擊下一步按鈕.第四步：選擇登錄SQLServer時(shí)的身份驗(yàn)證方式并輸入登錄SQLServer時(shí)所用到的用戶名和密碼，如圖4-8所示。

圖4—8創(chuàng)建SQL服務(wù)器的新數(shù)據(jù)源（2)這里的用戶名和密碼是在SQLServer中建立的。在SQLServer數(shù)據(jù)庫中選擇安全性－>登錄,新建用戶,如圖4—9所示.一定要選擇選項(xiàng),否則默認(rèn)數(shù)據(jù)庫是master，這里選擇要連接的數(shù)據(jù)庫zale。圖4—9創(chuàng)建SQL服務(wù)器的新數(shù)據(jù)源（3）第五步:輸入登錄SQLServer時(shí)所用到的用戶名和密碼后，單擊下一步出現(xiàn)圖4—10.

圖4-10創(chuàng)建SQL服務(wù)器的新數(shù)據(jù)源（4）第六步:單擊下一步出現(xiàn)圖4—11按默認(rèn)設(shè)置，單擊完成按鈕圖4—12。圖4—11創(chuàng)建SQL服務(wù)器的新數(shù)據(jù)源（5）第七步:圖4-12給出了數(shù)據(jù)庫連接的摘要信息,如果想測(cè)試一下是否能夠連接到數(shù)據(jù)庫，可以單擊“測(cè)試數(shù)據(jù)源”按鈕，會(huì)出現(xiàn)測(cè)試結(jié)果圖4—13。圖4—12創(chuàng)建SQL服務(wù)器的新數(shù)據(jù)源（6)圖4-13創(chuàng)建SQL服務(wù)器的新數(shù)據(jù)源(7）在創(chuàng)建SQL服務(wù)器的新數(shù)據(jù)源后，組態(tài)王接下來的工作就是建立記錄體圖4—14、表格模板圖4-15。SQL訪問功能能夠?qū)崿F(xiàn)和其他外部數(shù)據(jù)庫(支持ODBC訪問接口）之間的數(shù)據(jù)傳輸。實(shí)用SQLInsert（DeviceID，“KingTable”,“BIND”）命令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存入到數(shù)據(jù)庫中。其中連接數(shù)據(jù)庫的時(shí)候，一定要輸入和剛才數(shù)據(jù)源名稱一致的DSN，如dsn=zlae。圖4-14表格模板圖4-15倉建記錄體4.2.2。6時(shí)間間隔設(shè)置流量采集系統(tǒng)可以根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置數(shù)據(jù)接收的時(shí)間間隔、保存時(shí)間間隔。4.2.2。7WEB功能發(fā)布監(jiān)視畫面，供各個(gè)工作站顯示.4。2.2.8數(shù)據(jù)查詢組態(tài)王具有數(shù)據(jù)查詢功能，但考慮到組態(tài)王軟件處理大量的監(jiān)控點(diǎn)數(shù)據(jù)的時(shí)候，由于監(jiān)控軟件兼有多任務(wù)的其他負(fù)擔(dān)時(shí)會(huì)導(dǎo)致其數(shù)據(jù)處理、查詢的響應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng),因此可采用Delphi語言編制軟件實(shí)現(xiàn)報(bào)表查詢、打印、自動(dòng)生成的功能，同時(shí)可按泵站、總管名稱進(jìn)行查詢.5結(jié)論系統(tǒng)自投運(yùn)以來,運(yùn)行穩(wěn)定，傳送的數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)完全一致。由于系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化模塊易于判斷故障與維護(hù).系統(tǒng)的投運(yùn)達(dá)到了精確計(jì)量、提高企業(yè)效益，提升企業(yè)管理水平的目的。該系統(tǒng)也可用于熱電廠對(duì)蒸汽流量的管理、市政部門對(duì)路燈的管理，可以說應(yīng)用比較廣泛。同時(shí)由于通訊網(wǎng)絡(luò)基于公眾網(wǎng)絡(luò)因此通訊網(wǎng)絡(luò)維護(hù)簡(jiǎn)單且成本較低。參考文獻(xiàn):[1]陳在平，趙相賓.可編程序控制器技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)［M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2002.［2］何鵬。虛擬專用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)（VPN）在大學(xué)校園網(wǎng)中一應(yīng)用［J].微計(jì)算機(jī)信息，2002，4：61－62。［3］王建華,黃河清.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)［M].北京：高等教育出版社，2003.［4］張占勝.一種流量計(jì)量網(wǎng)絡(luò)監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計(jì)［J］.微計(jì)算機(jī)信息，2005，5：91—92。［5］劉劍?；诮M態(tài)王的機(jī)車定置試驗(yàn)臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)[J］.微計(jì)算機(jī)信息