污水集中排放監控終端的設計和實(shí)現
2.3 系統SPI通信功能
ATmegal28SPI的特點(diǎn)如下:全雙工,3線(xiàn)同步數據傳輸。主機或從機操作,LsB首先發(fā)送或MSB首先發(fā)送。7種可編程的比特率,傳輸結束中斷,寫(xiě)碰撞標志檢測??梢詮拈e置模式喚醒。作為主機時(shí)具有雙速模式(CK/2)。

SPI通信系統包括兩個(gè)移位寄存器和一個(gè)主機時(shí)鐘發(fā)生器。通過(guò)將需要的從機的ss引腳拉低。主機啟動(dòng)一次通訊過(guò)程。主機和從機將需要發(fā)送的數據放入相應的移位寄存器。主機在SCK引腳上產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖以交換數據。主機的數據從主機MOSI移出。從從機的MOSI移入;從機的數據從從機的MISO移出。從主機的MISO移入。主機通過(guò)將從機的SS拉高實(shí)現與從機的同步。
3 監控終端系統軟件功能實(shí)現
系統軟件分主CPU部分和從CPU部分。
主CPU部分功能主要實(shí)現如下:
(1)水泵閥門(mén)控制:上電復位后,系統在沒(méi)有鍵盤(pán)操作的情況下,通過(guò)SPI通信獲取監控中心對水泵和閥門(mén)的控制狀態(tài),正確地關(guān)閉或打開(kāi)。
(2)斷電檢測:系統周期性的檢測外部電源是否掉電,如果掉電,為防止人為斷電而偷排污水,馬上關(guān)閉閥門(mén)和水泵。為防止短時(shí)間的跳閘斷電,系統進(jìn)行延時(shí)斷電。
(3)計算累計當前排水量是否超過(guò)允許排水量,如果超過(guò),根據預先的設定可以關(guān)閉閥門(mén)和水泵,也可以發(fā)報警信息到監控中心。
(4)實(shí)時(shí)數據顯示:在不進(jìn)行人機操作的時(shí)候,LCD顯示器顯示實(shí)時(shí)水量、流速等計量數據以及系統中所介入設備的狀態(tài)。實(shí)時(shí)反映,一目了然,方便企業(yè)查看。
(5)本地授權操作:為防止網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題的出現,排水企業(yè)充值后將IC卡插入本地監控終端,一方面完成允許排水量或者預存金額的本地存儲,另一方面,在特殊情況下可以通過(guò)IC卡授權進(jìn)行系統,控制閥門(mén)和水泵的運行。
系統采用非接觸式IC卡讀寫(xiě)模塊,模塊在檢測到刷卡后通過(guò)上傳卡號命令發(fā)送給主機,主機在接收到此命令后必須在300毫秒內發(fā)送讀卡命令,寫(xiě)卡命令,加減值命令中的任意一個(gè)命令,如果模塊在300毫秒內沒(méi)有接收到上述命令中的其中之一命令,模塊將自動(dòng)關(guān)閉卡片,并進(jìn)行下一輪的卡片檢測。如果300毫秒內收到上述命令中的其中之一命令,模塊將按照接收的命令進(jìn)行處理,并且只要兩條命令之間不超過(guò)300毫秒,命令可以連續發(fā)送。超出300毫秒模塊將會(huì )自動(dòng)關(guān)閉卡片并進(jìn)行下一輪的卡片檢測。關(guān)閉卡片后發(fā)送的對卡的讀寫(xiě)操作都將失敗。
從CPU部分功能主要實(shí)現如下:
(1)流量計數據采集:通過(guò)485總線(xiàn),采集排水企業(yè)的一個(gè)或者多個(gè)排水點(diǎn)的流量數據。
(2)無(wú)線(xiàn)數據通信:系統通過(guò)無(wú)線(xiàn)數據傳輸設備(DTU)將采集的流量數據實(shí)時(shí)傳輸到監控中心,并接受監控中心的指令。
DTU是建立在GPRS網(wǎng)絡(luò )的基礎上的,DTU使用比較簡(jiǎn)單,是因為它本身內部封裝了PPP撥號協(xié)議以及TCP/IP協(xié)議棧。而且DTU在設計上大都將串口數據設計成“透明轉換”的方式,也就是說(shuō)DTU可以將串口上的原始數據轉換成TCP/IP數據包進(jìn)行傳送,而不需要改變原有的數據通信內容。因此,DTU可以和各種使用串口通信的用戶(hù)設備進(jìn)行連接,而且不需要對用戶(hù)設備作改動(dòng)。實(shí)際使用前先對DTU進(jìn)行配置,設定好串行通信參數,設定遠程接入服務(wù)器的參數等通信參數,設置完成后,在系統中就可以只把它當做一個(gè)串口設備來(lái)處理。
4 系統抗干擾設計
由于監控終端系統運行在排污企業(yè)現場(chǎng),很容易受到大功率電氣設備的干擾而導致系統運行錯誤或死機等問(wèn)題。因此,系統設計時(shí)特別針對現場(chǎng)干擾采取了硬件抗干擾和軟件抗干擾措施。具體措施如下:
(1)首先,硬件設計時(shí)充分考慮電源和電路的抗干擾,在電源220 V輸入端設計了平波電抗器,電源直流輸出端采用了電子濾波技術(shù),盡量把來(lái)自電源的干擾降到最小。
(2)其次,全面考慮系統的接地。除了遵循電路設計中的數字地、模擬地的接地原則,對LCD液晶顯示器等易受干擾的部件采用外殼接地,系統全機外殼接地的方法,極大的降低了工業(yè)現場(chǎng)的干擾。
(3)最后,在軟件設計中采用多種抗干擾設計技術(shù)。系統對易受干擾的部件采用狀態(tài)檢測和周期復位等方法,避免了因為外部設備錯誤等原因造成的系統不正?,F象。在水泵等大功率設備開(kāi)關(guān)時(shí)采用休眠、延時(shí)等方法來(lái)躲避這些已知干擾源的干擾。另外,在數據通信中采用完善的數據幀通信協(xié)議,具備CRC校驗功能,極大的降低了通信中的錯誤,提高了通信的可靠性。
5 結束語(yǔ)
污水集中排放監控系統的設計應用為污水企業(yè)的高效實(shí)時(shí)管理提供了可靠的手段,一方面節約了污水處理廠(chǎng)人力抄表成本,另一方面也極大地減少了排污企業(yè)偷排污水的現象,系統穩定運行近一年多來(lái)取得了較好的效果。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/162545.htm
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