基于USB與RS485總線(xiàn)的監控系統設計

摘要： PID 調節儀表與傳感器配合使用， 可以實(shí)現對鋼制品生產(chǎn)線(xiàn)上罩式爐溫度的測量與顯示。通過(guò)相應的執行器， 可以實(shí)現對相關(guān)罩式爐設備的PID 調節和控制、報警控制、數據采集和記錄。然而對于具備多條生產(chǎn)線(xiàn)， 而每條生產(chǎn)線(xiàn)使用多個(gè)PID調節儀表的現場(chǎng)環(huán)境而言， 依次對每個(gè)儀表進(jìn)行操作并不方便。采用Borland C ++ Builder 6設計了PID 調節儀表的在線(xiàn)集中監控系統。，利用Borland C ++ Bu ilder 6功能強大的圖形化控制界面， 及SPComm控件在串行口下編程， 通過(guò)USB轉RS485協(xié)議轉換器， 很好地實(shí)現了對生產(chǎn)線(xiàn)上各個(gè)分區儀表的實(shí)時(shí)監測與遠程控制。

　　1 引言

　　為了有效地實(shí)現對生產(chǎn)線(xiàn)上各個(gè)分區儀表數據的實(shí)時(shí)監測及遠程控制， 采用Borland C ++ Bu ilder6, 通過(guò)USB轉RS485協(xié)議轉換器， 設計了PID 調節儀表在線(xiàn)集中監控系統。主要包括： 鋼制品生產(chǎn)線(xiàn)上罩式爐設備的溫度監測系統， 數據庫系統， 以及PID 調節儀表的讀寫(xiě)數據系統。

　　2 監控系統總體結構

　　監控系統采用RS485總線(xiàn)結構， 通過(guò)U SB 轉RS485協(xié)議轉換器實(shí)現上位機與PID 調節儀表的網(wǎng)絡(luò )通信。RS485總線(xiàn)的特點(diǎn)是實(shí)施簡(jiǎn)單方便， 通過(guò)RS- 485可以聯(lián)網(wǎng)構成分布式系統， 其允許最多并聯(lián)32臺驅動(dòng)器和32臺接收器， 完全可以滿(mǎn)足生產(chǎn)現場(chǎng)配備多個(gè)PID調節儀表的組網(wǎng)需要。

　　圖1 監控系統總體結構

　　3 監控系統硬件設計

　　3. 1 自整定專(zhuān)家PID調節儀表

　　自整定專(zhuān)家PID 調節儀表具備100 ~ 240VAC寬范圍輸入的開(kāi)關(guān)電源， 輸入采用數字校正及自校準技術(shù)， 測量精確穩定， 消除溫漂和時(shí)漂引起的測量誤差。儀表全面采用表面貼裝工藝， 并采用多重保護和隔離設計， 抗干擾能力強、可靠性好。

　　儀表采用先進(jìn)的專(zhuān)家PID 智能調節算法， 控制精確穩定， 無(wú)超調， 具備高精度的自整定( AT )功能。

　　儀表輸出采用模塊化硬件結構設計， 可通過(guò)更換不同的功能模塊實(shí)現多種控制方式。PID控制輸出可選擇4mA ~ 20mA電流、( 1V ~ 5V電壓)、SSR驅動(dòng)、單相/三相SCR過(guò)零觸發(fā)和單相SCR移相觸發(fā)等多種方式， 另有兩路報警輸出功能， 還可選配變送輸出， 或標準通訊接口( RS485或RS232)。

　　儀表具有多類(lèi)型輸入功能， 一臺儀表可以配接不同的輸入信號(熱電偶/熱電阻/線(xiàn)性電壓/線(xiàn)性電流/線(xiàn)性電阻)， 大大減少了備表的數量。其適用范圍非常廣泛， 可與各類(lèi)傳感器、變送器配合使用， 實(shí)現對溫度、壓力、液位、容量、力等物理量的測量和顯示，并配合各種執行器對電加熱設備和電磁、電動(dòng)閥門(mén)進(jìn)行PID 調節和控制、報警控制、數據采集和記錄。

　　3. 2 USB轉RS485協(xié)議轉換器

　　USB 轉RS485 協(xié)議轉換器是一款即插即用型的協(xié)議轉換器， 完全兼容U SB ( Universal Seria l Bus)Rev: 2. 0; 支持任何波特率、數據位、停止位、數據收發(fā)時(shí)間間隔等參數， 是一款自適應的協(xié)議轉換器。

　　支持RS- 232 /485界面， 2Mbps以上數據傳輸速率。

　　支持自動(dòng)握手協(xié)議; 支持遠程喚醒和電源管理; 支持USB總線(xiàn)直接取電， 無(wú)需外接電源( DC 5V) ; 驅動(dòng)程序分二次確認， 第一次為芯片驅動(dòng)， 第二次為I /O 端口驅動(dòng)， 為同一目錄下的驅動(dòng)程序即可完成。

　　4 監控系統的軟件設計

　　監控系統的軟件系統采用Borland C++ Builder 6設計開(kāi)發(fā)， 通過(guò)其功能強大的圖形化控制界面， 及SPComm控件在串行口下編程， 采用Modbus協(xié)議，通過(guò)USB 轉RS485協(xié)議轉換器， 很好地實(shí)現了上位機與PID調節儀表的通訊功能， 從而可以方便的通過(guò)對上位機監控系統界面的操作， 實(shí)現對生產(chǎn)線(xiàn)上各個(gè)分區儀表的參數監測與遠程操作控制。

　　該軟件系統主要包括三部分： 鋼制品生產(chǎn)線(xiàn)上罩式爐設備的溫度監測系統， 數據庫系統， 以及PID調節儀表的讀寫(xiě)數據系統。