毕业设计（论文）基于组态软件Intouch的空压机试验控制设计

1、基于组态软件intouch的空压机试验控制设计摘要：随着自动化技术的不断发展，空压机在人们的生活中的应用也越来越广泛，同时对空压机的各项性能要求也越来越严格，这就要求我们对空压机进行各项性能参数测试。由于现场测试具有一定的危险性，所以我们使用远程的监控系统来进行。intouch组态软件是出现的比较早的一种过程可视化的组态软件，具有丰富的工控界面、数据库处理、对象连接等数据管理控制功能。本文就是以intouch组态软件为基础，在windows环境下建立对空压机进行性能测试的人机界面，对空压机在试验过程中的各项参数（压力、温度）进行监视，并进行记录以便分析和判断是否符合技术要求。试验的现场数据通过

2、现场传感器送入swp-s80型智能仪表处理，再通过rs-485/rs-232接口转换器与pc机相连接，通过用vb编写的仪表数据通信程序实现组态软件与外部仪表间的通信，完成了现场实时数据的采集。同时监控界面也能生动地反应现场的实际情况，从而更好实现测试的安全性和准确性。关键词：intouch组态软件；人机界面；空压机试验；智能仪表 ；通讯the design of air compressor test base on intouchabstract: with the continuous development of automation technology, air compressor

3、 in peoples lives are increasingly being used in applications, while the performance requirements of air compressor are increasingly stringent, which requires us to carry out the air compressor key performance parameters. as the field test has some risk, so we used to conduct remote monitoring syste

4、ms. intouch configuration software is relatively early emergence of a process of visual configuration software, has a rich industrial control interfaces, database processing, object linking and other data management control functions. this is to intouch configuration software as the foundation, esta

5、blished under the windows environment to conduct performance tests on the air compressor machine interface, air compressor in the testing process on the parameters (pressure, temperature) were monitored and recorded to analyze and determine compliance with technical requirements. field test data thr

6、ough the on-site sensors into the swp-s80 smart meter deal with, and through the rs-485/rs-232 interface converter is connected with the pc, by written instrument with the vb program to achieve data communication with the external configuration software communication between devices, and completed o

7、n-site real-time data acquisition. interface can also control the scene vividly reflect the actual situation, in order to better achieve the safety and accuracy of the test. key word: configuration software ；man-machine interface；air compressor test ；intelligent instrument; communication目 录绪论 1第一章 组

8、态软件21.1组态软件介绍21.1.1组态软件产生的背景 21.1.2 组态软件的结构划分21.1.3 组态软件的组态内容21.2 intouch组态软件介绍 31.2.1 组态软件intouch概述 31.2.2 intouch的系统结构31.2.3 组态软件的特点4第二章 空压机试验介绍52.1 空压机试验的主要用途 52.2 空压机的工作条件和技术参数 52.3 空压机试验检测内容 52.4 空压机的电路原理 62.5 空压机的气路原理 7第三章 硬件系统 83.1 swp系列智能仪表介绍 83.1.1 swp系列智能仪表主要功能及用途 83.1.2 swp-s803型压力仪表 83.1

9、.3 开机自检流程流程图 93.2 rs232与rs485总线及接口转换器 103.2.1 计算机通信 103.2.2 rs-232总线 113.2.3 rs-485总线 113.2.4 rs-232/rs-485接口转换器11第四章 监控界面设计 134.1 监控界面的设计原则134.2 监控界面软件设计134.2.1 图形界面设计 134.2.2 现场界面设计 144.2.3 显示界面设计 164.2.4 控制界面设计 164.2.5 辅助界面设计 174.3 建立标记名 184.4 动画链接设计194.4.1 概述 204.4.2 动画的建立 20第五章 串口通信及程序设计 215.1

10、支持的通信协议215.2工控软件的通信 215.3 程序设计225.3.1 串口通信实现方法 22 5.3.2 dde通信的实现方法 23 5.3.3 通信程序的编写 24 5.3.4程序的应用 24第六章 调试 256.1 硬件制作调试256.2 硬件串口调试256.3 intouch与仪表间的通讯 26结 论28致 谢29参考文献30附 录一 31附 录二 33绪 论自20世纪80年代初期诞生至今，自动化软件（组态软件）已有20年的发展历史。“ 组态” 的概念最早来自英文configuration， 其含义是使用软件工具对计算机及软件的各种资源进行配置(包括进行对象的定义、制作和编辑，并设

11、定其状态特征属性参数)，达到使计算机或软件按照预先设置，自动执行特定任务，满足使用者要求的目的。对于“组态软件”是指为了使用户在不需要编码的情况下，便可生成适合自己需求的应用系统所使用的模块化、对象化的软件。将使用模块化、对象化的应用软件设计并生成获得目标工程项目的监视和控制系统的过程称为“组态”。它是伴随着集散型控制系统(distributed control system,简称dcs)的出现而引入工业控制系统的。流行的工控组态软件目前世界上有近百种之多。组态软件提供了丰富的工控界面、数据库处理、对象连接等数据管理控制功能，为使用者带来了极大的方便。intouch组态软件是国内外最早出现的一

12、款组态软件，是现代所有工控软件的“鼻祖”。intouch有着相当多的功能环境如：项目管理、开发编辑环境、运行监控。经过二十多年的发展其功能不断的完善和增强，通过intouch可以创建性能强劲、功能齐全的应用程序。由于该软件是由国外公司开发的，在提供的外部设备服务程序时，主要是针对国外知名大企业的设备 ，而对于国内的自动化设备则基本没有，所以在使用国内的自动化设备与intouch组态软件进行连接时怎样将外部数据连入到intouch开发的监控界面成为一大难题。通过intouch，可以创建性能强劲、功能齐全的应用程序。intouch在与外部数据连接的过程中支持多种通信协议，大多是基于windows系

13、统环境的所以充分利用microsoft windows的各项主要功能，包括activex控件、ole、dde、图形及联网等，通过添加自定义的activex控件、向导、一般对象以及intouch quickscript等扩展intouch的功能。其中dde是一个相对简单且实用的数据通信协议，应用dde协议能很好的在windows环境下与其他应用程序间进行通信。本文中就是使用该协议结合vb程序设计语言来完成的与外部设备的通信驱动程序。随着自动化技术的不断发展，门机在人们的生活中的应用也越来越广泛，人们与门机的关系也越来越紧密，对门机的各种性能要求也越来越严格，门机只有拥有了良好的工作性能才能给我们

14、生活带来安全便捷的服务，因此对门机各项性能的检测就显得尤其重要，特别是操作性和安全性。由于现场测试具有一定的危险性，所以我们使用远程的监控系统来进行。本文就以各方面都较成熟的intouch组态软件为基础在windows环境下建立对门机进行各种性能测试的一个门机试验系统人机界面，对门机在试验过程中的各项参数进行监视，并进行记录以便分析和判断是否符合技术要求。试验的现场数据通过现场传感器送入swp-s80型智能仪表处理，再通过rs-485/rs-232接口转换器与pc机相连接，通过用vb编写的仪表数据通信程序实现组态软件与外部仪表间的通信，完成了现场实时数据的采集。由于工控组态软件在实现工业控制的

15、过程中免去了大量烦琐的编程工作，解决了长期以来控制工程人员缺乏计算机专业知识与计算机专业人员缺乏控制工程现场操作技术和经验的矛盾，极大地提高了自动化工程的工作效率。在工业控制领域，组态软件正得到越来越广泛的使用。近年来在中小型工业过程控制工程、工业自动化工程中越来越受到欢迎。第一章 组态软件1.1 组态软件简介1.1.1 组态软件产生的背景在工业控制技术的不断发展和应用过程中，pc(包括工控机)相比以前的专用系统具有的优势日趋明显。这些优势主要体现在：pc技术保持了较快的发展速度，各种相关技术已相当成熟；由 pc构建的工业控制系统具有相对较低的拥有成本；pc的软件资源和硬件资源丰富，软件之间的

16、互操作性强；基于 pc的控制系统易于学习和使用，可以容易地得到技术方面的支持。在 pc技术向工业控制领域的渗透中，组态软件占据着非常特殊而且重要的地位。虽然目前国内对于组态软件还缺乏权威的定义，但可以做一个描述性的定义：组态软件是使用灵活的组态方式，为用户提供快速构建工业自动控制系统监控功能的、通用层次的软件工具。组态软件应该能支持各种工控设备和常见的通信协议，并且通常应提供分布式数据管理和网络功能。对应于原有的hmi(人机接口软件，human machine interface)的概念，组态软件应该是一个使用户能快速建立自己的hmi的软件工具或开发环境。在组态软件出现之前，工控领域的用户通过

17、手工或委托第三方编写hmi应用，开发时间长，效率低，可靠性差；或者购买专用的工控系统，通常是封闭的系统，选择余地小，往往不能满足需求，很难与外界进行数据交互，升级和增加功能都受到严重的限制。组态软件的出现，把用户从这些困境中解脱出来，可以利用组态软件的功能构建一套最适合自己的应用系统。1.1.2 组态软件的结构划分目前绝大数工控组态软件都可运行在windowsnt/2000/xp环境下，界面友好，易于操作。自动化工程设计师首先利用系统的开发环境，通过一定工作量的系统组态和调试，生成目标应用程序，并最终将目标程序在系统运行环境中投入实时运行，完成一个工程项目。以使用软件的工作阶段来划分，也可以说

18、是按照系统环境划分，从总体结构上讲，组态软件一般都是由系统开发环境(或称组态环境)和系统运行环境两大部分构成。系统开发环境是自动化工程设计师为实施其控制方案，在组态软件的支持下进行应用程序的系统生成工作所必须依赖的工作环境，通过建立一系列用户数据文件，生成最终的图形目标应用系统，既组态结果，供系统运行环境运行时使用。系统运行环境将目标应用程序装入计算机内存并投入实时运行。系统运行环境根据工程界面上图元的动画连接实时更新图形画面，将现场工程运行状况以组态图形的方式显示出来。有些工控组态软件虽然系统组成上包含多种部件，但就其功能结构来说均可以认为是组态环境与运行环境的统合。维系组态环境与运行环境的

19、纽带是实时数据库。1.1.3 组态软件的组态内容组态软件的使用者是自动化工程设计人员，组态软件的主要目的是使使用者在生成适合自己需要的应用系统时不需要修改软件程的源代码，因此在设计组态软件时应充分了解自动化工程设计人员的基本要求，并加以总结提炼、重点集中解决共性问题。如何与采集、控制设备间进行数据交换；处理数据报警及系统报警；存储历史数据并支持历史数据的查询；各类报表的生成和打印输出；为使用者提供灵活、多变的组态工具，可以适应不同应用领域的需求；具有与第三方程序的接口，方便数据共享等问题。为了形成一个适合于某具体应用的dcs系统，组态软件要针对该具体应用进行一系列定义，在工程师站，组态软件要做

20、的组态定义有：（1）系统硬件配置定义确定系统硬件，包括系统中各个站的数量、每个站的网络参数、各个现场i/o站的i/0量配置(如各种i/0模块的数量、是否冗余、与主控单元的连接方式等)以及各个站的功能定义等。（2）实时数据库的定义实时数据库是整个现场控制软件系统的中心环节。实时数据库的定义包括对现场物理i/0点的定义和中间变量点的定义。实时数据库在系统的运行过程中不断刷新，它的内容直接反映了现场控制站所控对象的运行状况。从各信道采集来的资料，以及网络上传来的资料都存储在实时数据库中，当其它模块需要资料时，可直接到实时数据库中去取。（3）历史数据库的定义历史数据库定义主要包括：要进入历史数据库的实

21、时数据；历时数据存储的周期；各个数据在历史数据库中的保存时间以及对历史数据库进行转储的时间周期等内容。（4）控制回路的定义控制回路定义就是利用某种方法将适当的控制算法功能模块连接起来，以完成特定的控制功能，需要确定的主要内容包括：确定控制目标系统、控制方法、控制周期；定义与控制相关的控制变量、控制参数等。1.2 intouch组态软件介绍1.2.1 组态软件intouch概述intouch组态软件是wonderware公司的专业自动化软件，用来实现工业生产过程监控系统的可视化、监控、操作和管理功能。为工程师提供了一种易用的通用开发环境、灵活的体系结构和广泛的功能，使工程师能快速地建立、测试和部

22、署连接和传递实时信息的自动化应用，是一个开放的、可扩展的人机界面，为定制应用程序设计提供了灵活性，同时为工业中的各种自动化设备提供了连接能力，具有在线组态、实时和历史趋势、数据采集和处理、灵活的用户定义报表、报警和管理、可扩展的组态向导等intouch应用足够的灵活，可以确保 intouch 应用程序满足客户目前的需求，并可根据将来的需求进行扩展，同时还能保留原来的工程投资和成果。这些通用的intouch 应用程序可以从移动设备、客户端、计算机节点、以及通过 internet 进行访问。此外，intouch hmi 具备相当的开放性和可扩展性，提供了无与伦比的连接功能，可以同行业内的广泛的自动

23、化设备相连接。1.2.2 intouch的系统结构intouch总体结构由开发环境、数据服务、驱动程序库和运行环境构成。开发环境：是一个工程开发设计工具，用于创建监控虚拟现实场景（图页）、监控的设备及相关变量、动画连接、设定运行系统配置等的系统组态。数据服务：作为数据处理的核心，用于根据开发环境的设计进行与硬件设备通讯的调度和数据的加工处理以及网络的传输。驱动程序库：负责与外部设备的数据信息交换，每一种通讯驱动程序支持相应类型的外部硬件设备。运行环境：运行界面。从数据服务获得通讯数据，并依据由开发环境的动画设计显示动画画面，实现人与控制设备的交互操作。1intouch组态体系结构如图1-1所示

24、：图1-1 intouch组态体系结构1.2.3 组态软件的特点：（1）延续性和可扩充性，用通用组态软件开发的应用程序，当现场（包括硬件设备或系统结构）或用户需求发生改变时，不需作很多修改即可方便地完成软件的更新和升级；（2）封装性（易学易用），通用组态软件所能完成的功能都用一种方便用户使用的方法包装起来，用户不需掌握太多的编程语言技术（甚至不需要编程技术），就能很好地完成一个复杂工程所要求的所有功能；（3）通用性，每个用户根据工程实际情况，利用通用组态软件提供的底层设备（plc、智能仪表、智能模块、板卡、变频器等）的io driver、开放式的数据库和画面制作工具。就能完成一个具有动画效果、

25、实时数据处理、历史数据和曲线并存、具有多媒体功能和网络功能的工程，不受行业限制1。第二章：空压机试验介绍空气压缩机是气源装置中的主体，它是将原动机（通常是电动机）的机械能转换成气体压力能的装置，是压缩空气的气压发生装置。2.1 空压机试验的主要用途空压机试验台用于对安装在重庆轻轨车上的日本nabco公司生产的hs10-4型空气压缩机进行性能试验。也可用于空气压缩机维修后进行磨合试验和性能试验。2.2 空压机的工作条件和技术参数工作条件： 工作环境温度: 室内 -1040 。工作环境相对湿度: 工作环境的相对湿度40 时（20 85） rh。 安装海拔高度: 1000m 。工作电源：工作电源为交

26、流三相，工作电压为342v410v,工作频率为45hz55hz，具有保护接地线（pe）。电源容量：10 kva 空压机试验主要技术参数：a) 输入电源： 三相ac380v/50hz 15kvab) 输出三相变频电源： 15kva/12kw 0100hzc) 输出直流电源：110v 10 3ad) 储气罐容量： 100 le) 储气罐最大压力： 1.58mpaf) 储气罐最高温度：150g) 工业控制计算机： p4 2.0/40g/256m/cd/15”液晶h) 测试方式： 手动测试/自动测试i) 机组保护： 排气温度高、排气压力高、润滑油压低j) 设备保护： 稳压气罐、储气罐压力过压、输入电压

27、过压欠压、短路、过载等。2.3 空压机试验检测内容空压机试验台的可进行的试验项目有磨合试验、泄漏试验、排量测试、超负荷试验、保护装置整定等。2试验项目测试参数关键指标磨合试验人工检测按制定阶梯型转速-时间曲线控制电机转速调整范围01700r/min最大阶梯数8级时间控制精度10s转速控制精度5%泄漏试验储气罐压力时间管路系统的总泄漏：所有气阀完全关闭，达到气压0.9mpa，经3分钟后储气罐压力不低于0.89mpa排气量测试排气温度排气压力储气罐压力储气罐温度时间空压机组转速控制误差1%稳压气罐压力控制误差5储气罐总容积误差2管路系统总泄漏 3l/min负载试验和超负荷试验排气温度排气压力储气罐

28、压力储气罐温度时间空压机组转速控制误差1%稳压气罐压力控制误差5稳压气罐最大压力900kpa保护装置保护值整定人工同负载试验和超负荷试验4 空压机的电路原理本试验的电气原理图如图2-1所示,图2-1 空压机试验电气原理图2.5 门机的气路的原理 本次设计中的图形配置和气路安排都是按照门机试验气路原理图来完成的，门机试验气路原理图如图2-2所示：图2-2空压机试验气路原理图第三章：硬件系统 本论文涉及的空压机试验中主要的硬件及设备有，空压机试验台、swp系列智能仪表、现场的各种传感器、rs-232/rs-485接口转换器以及pc机。由于本论文做的设计没有实际的测试对象，只能用电动机转速和热电阻分

29、别作为信号输入，电动机机组测试发电机输出电信号作为压力表输入（通过变频器改变转速），热电阻作为温度表输入。下面就用到的几种主要的硬件作介绍。3.1 swp系列智能仪表介绍3.1.1 swp系列智能仪表主要功能及用途swp系列显示控制仪适用于各种温度、压力、液位、速度、长度等的测量显示和控制。 采用微处理器进行数学运算，可对各种非线性信号进行高精度的线性矫正。swp系列智能测量显示控制仪向用户开放了所有内部设定参数，使用更为简单、方便。真正做到低价格、高性能。swp 系列显示控制仪向用户开启了仪表内部参数 ( 包括输入类型 、运算方式、输出参数、通讯参数等 ) 的设定界面。 swp系列显示控制仪

30、可切换输入多种分度号。采用先进的无跳线技术，更改输入分度号时，不用更改跳线或开关。整个仪表改型过程不需断电，只需设定仪表的分度号及相关参数，即可在线完成输入分度号的更改。 swp系列显示控制仪支持多机通讯，具有多种标准串行双向通讯功能，可选择多种通讯接口方式（如rs-232c、rs-485、rs-422等），通讯波特率3009600bps仪表内部参数自由设定。可与各种带串行输入输出的设备（如电脑、可编程控制器、plc等）进行通讯，构成智能管理系统。配用swp系列数据采集器和基于windows9x平台的全中文swp工控组态软件，可方便的实现多台仪表与上位机进行联网管理。主要特点 : 测量值零点迁

31、移功能 . 测量值增益放大功能 冷端补偿值零点迁移功能 . 冷端补偿增益放大功能 变送输出值零点迁移功能 . 变送输出值增益放大功能 清晰明确的测量值显示 高清晰led数字显示测量值 高亮度光柱测量值显示 支持多机网络通讯 , 通讯协议可任意自由设定 独特的全开放式用户自设定界面3.1.2 swp-s803型压力仪表1.仪表型号及技术参数。本次使用的仪表的型号为：swp-s803-82-12-hl-p型号说明如表：表3-1 型号说明型 号代码说明swp-外形特征 s竖式外形尺寸 880x160mm控制作用 03三位式控制通讯方式 8 rs-485 输出方式 2420ma模拟量输入类型 1242

32、0ma模拟量第一报警方式 h上限报警第二报警方式 l下限报警馈电输出 pdc24v馈电输出2.主要技术参数：（1）swp系列显示控制仪主要技术参数：输入信号 模拟量 热电偶：标准热电偶b、s、k、.e、j、t、wre等 电 阻：标准热电阻pt10、pt100、cu50等远传压力电阻电 流：010ma、420ma、020ma等输入阻抗250k电 压：05v、15v等输入阻抗250k测量范围 -19999999字测量精度 0.2%fs 1字或0.5%fs 1字分 辨 率 1、0.1、0.01或0.001字温度补偿 050显示方式 .-19999999测量值显示 .-19999999设定值显示 .0

33、100%测量值光柱显示 .发光二极管工作状态显示光柱精度 光柱显示精度为1%控制方式 位式on/off 带回差输出信号 模拟量输出 dc 010ma（负载能力750）dc 420ma（负载能力500） dc 05v （输出能力250）dc 15v （输出能力250）开关量输出 继电器控制输出继电器on/off带回差。 触点容量：ac220v/3a；dc24v/6a（阻性负载） 可控硅控制输出scr（可控硅过零触发脉冲）输出，可触发可控硅：400v/100a 固态继电器输出ssr（固态继电器控制信号）输出，624v/30ma（电压不可调）通讯输出 接口方式标准串行双向通信接口：rs-485、rs

34、-232c、rs-422等 波 特 率3009600bps内部自由设定馈电输出 dc24v，负载能力30ma控制方式 可选择14限控制，led指示。控制方式为继电器on/off带回差（用户可自由设定）控制精度 1字报警方式 可选择14限报警，led指示。控制方式为继电器on/off带回差（用户可自由设定）报警精度 1字温度补偿 050数字式温度自动补偿参数设定 面板轻触式按键数字设定 参数设定值断电后永久保存 参数设定值密码锁定保护方式 输入回路断线报警（热电偶或电阻输入时），继电器输出状态led指示 输入超/欠量程报警 电源欠压自动复位 工作异常自动复位（watch dog）联机通讯 通讯接

35、口为二线制、三线制或四线制（如rs-232c、rs-485、rs-422等），亦可由用户特殊要求，波特率3009600bps可由仪表内部参数自由设定。接口和主机采用光电隔离，通讯距离可达1.2公里。系统采用主从通讯方式，整个控制回路只需一根二（三、四）芯电缆（依据实际通讯方式而定），即可实现与上位机通讯，上位微机可呼叫用户设定的仪表设备号，随时调用各台仪表的现场数据，并可进行仪表内部参数设定，配用swp数据采集器和swp工控组态软件，可实现多台swp仪表与一台或多台微机进行联机通讯。使用环境 环境温度 050 相对湿度 85rh 避免强腐蚀气体供电电压 常规型 ac 220v+10-15%（5

36、0hz2hz）线性电源供电 特殊型 ac 90260v开关电源供电 dc 24v2v开关电源供电功 耗 5w（ac220v线性电源供电） 4w（ac90265v开关电源供电） 4w（dc24v开关电源供电）结 构 标准卡入式重 量 420g（ac 220v线性电源供电） 260g（开关电源供电）3.1.3 开机自检流程流程图 开机自检流程流程图 如图3-1： 图 3-1 开机自检流程图从开机自检的过程中我们可以了解到仪表的当前内部参数，当然也可以进行修改。本次试验中就要对该仪表进行相应的改变，如：将设备号de设置为01，将分度号p设为1，波特率bt设置为2即1200bps，设置完后再改变clk

37、的值将参数进行锁定3。3.2 rs232与rs485总线及接口转换器 3.2.1 计算机通信 计算机的通信可分为数据各位同时传送的并行通信方式和数据各位依次传送的串行通信方式。并行通信是使用几条数据线，将数据分段同时进行传输，传输速度快，信息率高。以计算机的字长，通常是8位、16位或32位为传输单位，一次传送一个字长的数据适合于外部设备与微机之间进行近距离、大量和快速的信息交换 。串行通信时数据是一位一位按顺序传送的，只用很少几根通信线，串行传输的速率低，但传输的距离可以很长，因此串行适用于长距离而速率要求不高的场合。从通信双方信息的交互方式看，串行通信方式可以分为以下3种：1）单工通信。只有

38、一个方向的通信而没有反方向的交互。2）半双工通信。通信双方都可以发送（接收）信息，但不能同时双向发送。半双工通信线路简单，有两条通信线就可以了，这种方式得到了广泛的应用。3） 全双工通信。通信双方可以同时发送和接收数据，双方的发送和接收装置同时工作。全双工通信的效率最高，但控制相对复杂一些，系统造价也较高，通信线至少需要三条。串行通信中，传输速率用每秒钟传送的位数（位/秒）来表示，称为波特率（bps，用b/s表示）。常用的标准波特率有300b/s、600b/s、1200b/s、2400b/s、4800b/s、9600b/s和19200b/s等。 串行通信又分为两大类：同步串行通信和异步串行通信

39、。同步通信：同步通信是一种比特同步通信技术，要求发收双方具有同频同相的同步时钟信号，只需在传送报文的最前面附加特定的同步字符，使发收双方建立同步，此后便在同步时钟的控制下逐位发送/接收。异步通信：异步通信是一种很常用的通信方式。异步通信是以帧作为发送单位的，在发送字符时，所发送的字符之间的时间间隔可以是任意的。发送端可以在任意时刻开始发送字符，因此必须在每一个字符的开始和结束的地方加上标志，即加上开始位和停止位，以便使接收端能够正确地将每一个字符接收下来。异步通信的好处是通信设备简单、便宜，但传输效率较低（因为开始位和停止位的开销所占比例较大）。3.2.2 rs-232总线 目前rs-232是

40、pc机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。rs-232采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯。收、发端的数据信号是相对于信号地，如从dte设备发出的数据在使用db25连接器时是2脚相对7脚（信号地）的电平。典型的rs-232信号在正负电平之间摆动，在发送数据时，发送端驱动器输出正电平在+5+15v，负电平在-5-15v电平。当无数据传输时，线上为ttl，从开始传送数据到结束，线上电平从ttl电平到rs-232电平再返回ttl电平。接收器典型的工作电平在+3+12v与-3-12v。由于发送电平与接收电平的差仅为2v至3v左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米

41、，最高速率为20kb/s。rs-232是为点对点（即只用一对收、发设备）通讯而设计的，其驱动器负载为37k。所以rs-232适合本地设备之间的通信。 3.2.3 rs-485总线rs-485总线,在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用rs-485 串行总线标准。rs-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mv的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。 rs-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。rs-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用rs-485 可以联

42、网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。发送数据(transmitted data-txd)通过txd终端将串行数据发送到modem，(dtedce)。 接收数据(received data-rxd)通过rxd线终端接收从modem发来的串行数据，(dcedte)4。 3.2.4 rs-232/rs-485接口转换器 为了便于配有不同标准串行接口的计算机、外部设备或智能仪器之间进行数据通信必须进行标准串行接口的相互转换，这种在不同的接口标准中进行转换的器件就是转换器。本次使用的是qx-201型的rs232/rs485接口转换器，该转换器兼容rs-232、rs-485标准，能

43、够将单端的rs-232信号转换为平衡差分的rs-485信号，转换器可将rs-232通信距离处延长至1.2公里，无需外接电源采用独特的“rs-232电荷泵”驱动，不需要靠初始化rs-232串口可得到电源，内部带有零延时自动收发转换，独有的i/o电路自动控制数据流方向，而不需任何握手信号（如rts、dtr等），从而保证了在rs-232半双工方式下编写的程序无需更改便可在rs-485方式下运行，确保适合现有的操作软件和接口硬件，转换器传输速率300-115.2kps。都可以应用于主控机之间、主控机与单片机或外设之间构成点到点、点到多点远程多机通信网络，实现多机应答通信。广泛地应用于工业自动化控制系统

44、、一卡通、门禁系统、停车场系统、自助银行系统、公共汽车收费系统、饭堂售饭系统、公司员工出勤管理系统、公路收费站系统等等。qx-202接口转换器外形采用db-9/db-9通用转接插头，输出接口配有普通接线柱，可合用比绞线或屏蔽线。连线、拆卸非常方便。t/r+、t/r-代表收发a+、b-，vcc代表电源输入，gnd代表公共地线，点到点、点到多点、半双工通信接两根线（t/r+、t/r-），接线原则“发/收+”接对方的“发/收+”、“发/收-”接对方的“发/收-”，rs-485半双工模式接线时将t/r+（发/收+）接对方的a+、t/r-（发/收-）接对方的b-。qx-201接口 转换器性能参数：接口特

45、性：接口兼容eia/tia的rs-232crs-485标准 电气接口：rs-232端db9孔型边接器，rs-485端db-9针型加连接器，配接线 柱工作方式：异步半双工差分传输传输介质：双绞线或屏蔽线传输速率：300-115.2kbps外形尺寸：60mm35mm18mm使用环境：-25 oc到70 oc,相对湿度为5%到95%传输距离：1200米（rs-485端）5米（rs-232端）qx-201接口转换器支持以下两种通信方式：1点到点/两线半双工 2点到多点/两线半双工转换器伯为半双工接线 时 ，为了防止信号的反射和干扰，坱在线路的终端接一个匹配电阻（参数为120，1/4w）5。rs-232

46、至rs-485 点到点/两线半双工通信连接示意图： 图3-2 rs-232至rs-485点到多点/两线半双工转换通信连接示意图第四章：监控界面设计监控界面是整个监控系统的主要组成部分，是系统实施监控的主要人机接口(hmi)，监控界面的友好程度是衡量监控系统质量的重要指标。利用intouch提供的丰富图形库和各种功能组件，可以设计出各种友好直观的监控界面来形象反映实验过程中装置的运作情况。 4.1 监控界面的设计原则监控界面的设计首先应满足生产工艺流程的要求，同时界面要友好，形象逼真，便于操作管理。在监控界面的设计上应遵循以下两条原则：(1)主界面与子界面相结合。用于日常监视系统参数设置的界面为

47、主界面，全屏显示且各主界面之间可任意切换，子界面用于显示非日常监视信息、各种报表趋势图及帮助信息或完成各工艺流程的操作。除了重视主界面的设计，还应根据监控系统自身的特点，在各子界面的设计中应突出监控系统的重要变量，以便用户在各个子页面都能查询系统的重要变量和状态。(2)工艺流程界面与一览表界面相结合。工艺参数、设备运行参数等不但要在工艺流程图上表现，还要通过一览表的形式来汇总。一览表是相对于流程界面的对系统的工艺参数、设备运行状态、设备运行参数等信息的另一种表达方式。它包括系统工艺参数一览表、设备运行状况一览表、报警一览表、事件一览表和设备信息一览表等。4.2 监控界面软件设计 系统监控界面一

48、般分为三个部分：总览部分、现场画面部分和按钮部分。不仅可以模拟出生产过程中各个单元的实际形状，还能将过程变量(模拟量和开关量)与画面中的元素逐一连接起来，使之成为与生产过程相仿的动态画面。另外，过程变量与画面中的元素是双向关联的，即生产过程中的模拟量和开关量传送到画面中直观的显示出来，也可以操作画面中的元素向生产过程中的执行机构传输模拟量和开关量，这样使得用户监视和控制生产过程方便简捷。图形组态可分为两步实现，一是编辑画面，形成静态的背景图；二是实现动画连接，生成随实时数据变化而变化的动态画面。因此本章主要对图形组态进行介绍。4.2.1 图形界面设计设计步骤如下：第一步：创建新应用项目（为应用

49、项目创建一个目录用来存放有关的文件）；第二步：确定外部设备和变量（包括设备的定义和报警、变量的确定）第三步：制作画面（按照实际工程的要求绘制监控画面）；第四步：建立变量标签（包括定义的内存型变量以及连接外部数据的i/o变量标签）第五步：定义动画链接（根据实际现场的监控要求使静态画面随着过程控制对象产生动画效果）；第六步：编写事件脚本（用以完成较复杂的控制过程）；第七步：进行运行环境的配置（对系统数据保存时间、网络参数、运行模式等进行设置，是系统运行前的必备工作）；第八步：保存工程并运行6。新应用项目的建立：首先打开intouch应用程序，在应用窗口中新建一个项目应用程序，并建立一个相应的文件夹来存放文件。根据本试验的工程要求，其中主要涉及的硬件有气缸、电动阀、温度、压力传感器、气路管道、门机等，其中大部份都可以从intouch软件提供的图形向导里直接拖出来使用。如果没有满意的图形还可以利用intouch软件的画图工具来创建自己需要的图形，将所有的图形按