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网络化测控系统设计与开发小论文.doc

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网络化测控系统设计与开发小论文.doc

网络化测控系统设计与开发摘要介绍基于LabVIEW软件下的平面磨床工作台液压测量控制系统的硬件和软件结构,以及通信方式的组成,并对系统进行分析调试,系统已基本达到设计要求。关键词测控系统LabVIEWVIADAM4000系列模块1绪论虚拟仪器(VirtualInstruments,简称VI)技术就是利用现有的个人计算机,加上特殊设计的仪器硬件和专用的软件,形成既有普通仪器的基本功能又有一般仪器所没有的特殊功能的新型仪器1。网络化测控系统就是利用计算机网络通信技术、虚拟仪器技术和自动测试技术有机的融合来实现网络化测控的。2系统的硬件开发2.1系统硬件的总体设计该监测系统结构上分成中心管理计算机和现场智能采集模块两个部分。图2.1所示,虚线左侧为中心管理计算机,包括主机,显示器、键盘、研华ADAM4520转换模块等几个部分。右侧则是由现场智能采集模块ADAM4019模块和压力、温度、速度各种传感器构成。图2.1监测系统结构2.2系统硬件的连接如图2.2所示连接硬件系统,RS232C接口是数据终端设备(DTE)与数据通信设备DCE之间的接口。如把计算机作为DTE,把调制解调器(MODEM)作为DCE,则RS232C接口就是计算机与MODEM之间的接口。当PC机与外部设备进行串行通信时,可将两个DTE直接相连,而省去作为DCE的MODEM.这种连接方法成为零MODEM连接2。可以采取图2.3的连接方式,这种接线方图2.2硬件连接图式简单但具有良好的硬件握手性能。ADAM4520与PC机的数据传输不需要所有的引脚,主要用到TXD,RXD,RTS和信号地。表2.1引脚说明DTEDTE图2.3ADAM4520与PC相连1.3液压系统的分析如图2.4所示,当电机带动液压泵转动时,油箱中的油液经过过滤器被吸入系统。来自液压泵的压力油经节流阀(控制流量),进入手动三位四通换向阀的PA通道,再进入二位四通电磁换向阀流入液压缸的左腔,推动活塞连同工作台向右运动,液压缸右腔的油液被活塞压回油箱中。工作台的往复运动靠工作台上的撞铁和挡块的共同作用进而控制行程开关间断打开和关闭,则电磁换向阀的右位和左位轮换进入系统,从而实现工作台的往复运动。若要手动换向,可将撞铁扳向上方操作换向阀即可实现。液压泵工作时同样可以实现工作台在任意位置停止,只图2.4液压系统图需要将换向阀的手柄扳到中位,使液压缸两腔封闭,活塞不再运动,工作台立即停止,此时液压泵输出的高压油液因无去处,全部经溢流阀排回油箱。3系统的通讯计算机与采集模块之间能进行串行通讯,是由于PC机里安装了异步通讯适配板,主要器件为可编程8250UART芯片。这种芯片有能力使主机与RS232串行通讯接口进行通讯,这种包含有UART通用异步接收发送器的串行卡,有作为存储单元寻址寄存器之用,串行端口存储器地址如表3.1所示。表3.1串行端口寄存器地址图3.1系统组成结构图由于工业现场大多应用的是RS485进行通信,因此,我们将现场采集的信号输入研华ADAM4019模块,ADAM4019通过RS485输出采集的现场信号,然后通过ADAM4520进行RS485和RS232转换。将RS232信号输入进算机进行软件处理。以往,PC与智能设备通讯多借助RS232、RS485、以太网等方式,主要取决于设备的接口规范。但RS232、RS485只能代表通讯的物理介质层和链路层,如果要实现数据的双向访问,就必须自己编写通讯应用程序,但这种程序多数都不能符合ISO/OSI的规范,只能实现较单一的功能,适用于单一设备类型,程序不具备通用性。在RS232或RS485设备联成的设备网中,如果设备数量超过2台,就必须使用RS485做通讯介质,RS485网的设备间要想互通信息只有通过主(Master)设备中转才能实现,这个主设备通常是PC,而这种设备网中只允许存在一个主设备,其余全部是从(Slave)设备。而现场总线技术是以ISO/OSI模型为基础的,具有完整的软件支持系统,能够解决总线控制、冲突检测、链路维护等问题。数据处理部分与数据采集部分通过RS485协议通讯,如图3.1,通讯转换模块完成RS485协议和RS232协议之间转换。通讯转换模块通过RS232协议与串行接口通讯。RS232的通讯距离较短,几米到十几米。但由于本实验中通讯转换模块与PC机很近,可以不考虑该问题2。RS232的信号电平和串行接口的电平不同,所以加入电平转换电路3。4系统的软件设计3.1在LabVIEW平台上构建的测控系统结构如图4.1所示,测试管理层是一个带有易用操作的界面,用于管理和执行某一测试任务、与设备无关的测试管理环境。它为测试系统与操作者交互、被测器件分析、顺序测试、分支、循环提供一个专门的测试运行程序。高层测试管理软图4.1程序结构图件还能为用户提供企业范围内的联系,将用户的测试程序与其余部分集成在一起,包括生成测试报告、数据访问和结果分析等。在测试程序层开发的功能模块是一种有其特殊性的独立软件组件。用户只需要在LabVIEW开发平台上以图形方式调出相应的仪器功能模块和数据处理模块,即可构成一个具体的仪器对象,节约大量时间。仪器驱动层的仪器驱动程序都是按模块化、与设备无关的方式向用户释放,供使用者迅速将仪器链入自己的测试系统。而且驱动程序是以源代码的方式提供给用户,用户可以很容易的优化和增强这些驱动程序。I/O接口软件是测试系统软件的基础,用于处理计算机与仪器硬件间连接的低层通讯协议。当今的虚拟测试软件都建立在一个标准化I/O接口软件组件的通讯内核上的。3.2软件开发a)安装驱动如图4.2,在运行程序之前,要先安装所使用的模块的驱动程序。即ADVANTECHDRIVERFORXP的DRIVERINSTALL.EXE。b)端口调用图4.2安装驱动图虚拟仪器I/O接口调用必须按以下顺序在LabVIEW中I/O接口调用程序如下

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