两级多路数据采集系统设计方案

PAGEPAGE16综合课程设计说明书(08级）两级多路数据采集系统设计学生姓名赵锋学号院系工学院机电系专业自动化指导教师朱烈锋完成日期2011-5—2远程污水流量实时监控系统设计摘要绍兴县污水治理工程管网系统承担着绍兴县工业和生活污水的收集和排放任务，系统内进出管流量计量均采用电磁流量计(电磁流量计是采用法拉第电磁感应定律制成的一种测量导电液体体积流量的仪表)，电磁流量计的转换器安装在计量保护箱内，计量保护箱的上、下门装有门开关。现进管用户已达260多个，已投运的流量计达350台，且分布在全县14个镇街2个开发区，采用人工巡查抄表记录的方式不但劳动强度大、效率低，且不能及时发现流量计故障、计量失准等情况，给污水流量数据管理和流量计管理工作带来较大困难。为了进一步提高对进管企业污水排放量的有效管理，辅助泵站安全经济地运行，计划采用CDMA移动通讯网络技术，在各个流量监测点安装流量采集监控系统，构建一个基于公众通讯网络的污水流量实时监控系统。关键词：电磁流量计；通讯接口；PLC；CDMAVPDN；组态王；数据库MorethantwochanneldataacquisitionsystemABSTRACTShaoxingCountySewageTreatmentProjectPipeNetworkSystembearShaoxingCountyindustrialanddomesticsewagecollectionanddisposaltasks,Volumeflowoutofthesystemusingelectromagneticflowmetertube(ElectromagneticflowmeterisFaraday’slawofelectromagneticinductionusingameasuremade​​ofconductiveliquidvolumeflowmeter）,Electromagneticflowmeterconverterboxinstalledinthemeasurementofprotection,Protectionofmeasuresonthebox,thenextdoorwiththedoorswitch。Nowhasreachedmorethan260usersintothetube,Hasbeenputintooperationover350flowmeters，Anddistributedinwholecountyof14TownsandtwoDevelopmentZoneKEYWORDS：Electromagneticflowmeter;communicationinterface;PLC；CDMAVPDN;configurationking;database目录TOC\o"1-3”\h\z\u_Toc290988977"ABSTRACT II_Toc290988979"引言 2_Toc290988981”2.现场数据采集终端设计 3HYPERLINK\l”_Toc290988982”3.通讯网络设计 53．1CDMA1xVPDN接入方案 53.3CDMADTU 7_Toc290988987”4．1硬件设备构成 84．2监控软件 9HYPERLINK\l”_Toc290988989"4.2。1组态王6.5主要特点 9HYPERLINK\l”_Toc290988990”4.2。1。1画面改进 9HYPERLINK\l”_Toc290988991"4.2。1。2变量改进 9HYPERLINK\l”_Toc290988992"非线性表功能 10HYPERLINK\l”_Toc290988993"4.2.2监控软件开发 10_Toc290988995”4.2。2.2定义变量名 124.2.2。3图形界面显示 14HYPERLINK\l”_Toc290988997”4.2。2.4报警提示 14HYPERLINK\l”_Toc290988998”4。2.2.5数据转储功能管理 14shaoxing1@zjsx.133vpdn。zj），这个配置是安装在数据服务器上的CiscosecureAcs完成对路由器的设置而完成的；2.DTU身份识别码；3.DSCIP地址(监控主机的IP地址);4。串口设置波特率（DTU与PLC通讯速率)。4．上位机系统上位机系统实现对流量采集点的数据采集、故障实时报警、远程监控等功能.监控计算机通过KingView6。5组态软件（网络版)的图形组态功能，可以动态的显示整个系统的设备工作状态实现对整个系统各设备进行远程监控。4．1硬件设备构成系统管理主机1台：选用IBMNetvistaM42830781c商用机，通过移动通信运营商中国联通的CDMA网络与各现场RTU连接,采集实时数据，提供动态的工艺监控图形,具备友好的人机界面。数据服务器1台:选用IBMXseries2258647—5AC服务器，采用美国Microsoft公司的SQLServer数据库管理软件对历史数据进行管理，同时安装安全访问控制软件CISCOACS成为用户侧RADIUS（AAA)数据服务器路由器1台：选用CISCO3725用于用于联接中国联通VPDN隧道数据专线和用户侧RADIUS（AAA）数据服务器交换机1台：选用3C1720324口用于组建单位的以太网以供各工作站数据查询、画面监视.4．2监控软件工业组态软件是可以从PLC、DTU等设备中实时采集数据，发出控制指令并监控系统正常运行的一种软件包。在本系统中我们采用性能价格比优秀的北京亚控公司的KINGVIEW6.5网络版组态软件.4.2.1组态王6。5主要特点该软件采用最新的JAVA2核心技术,功能丰富,操作简单。4.2。1。1画面改进1.支持大画面、导航图：用户可以制作任意大小的画面，利用滚动条和导航图控制画面显示内容；绘制、移动、选择图素时，画面自动跟踪滚动；2.方便的变量替换：可以单独替换某个画面中的变量,也可以在画面中任意选中的图素范围内进行变量替换；3.丰富的提示文本：系统提供丰富的图素提示条文本,包括简单图素和组合图素；4。任意选择画面中的图素：在画面中使用键盘和鼠标结合可以任意选择多个图素进行组合、排列等操作。4.2.1。2变量改进1。定义结构成员时可以定义基本属性,例如变量属性、报警属性和记录属性等；2。定义结构变量时自动继承结构成员的属性;3。结构变量可整体赋值；4。结构变量可作为自定义函数的参数；5.在数据词典中可以任意选择多个变量集中修改变量共有属性.4。2.1.3非线性表功能非线性表新增导入导出功能，能导出为逗号分隔文件（*.csv），可在文本状态编辑或传送，编辑完成后还可导入，据此可实现不同工程中的非线性表重复利用。网络状态的控制和显示通过引用网络上计算机的“$网络状态”变量得到网络通讯的状态。同时，能够对网络的通讯状态进行控制。对于定义“网络节点”的网络通讯方式，是在网络设备上建立commerr寄存器来完成网络状态的显示和控制.4。2.2监控软件开发下面介绍利用组态王6。5软件来开发污水流量实时监控软件的流程:通信设置组态王软件内嵌了各种不同设备驱动程序来实现与大多数现场设备之间的通信.在开发过程中，通过选择CDMADTU模块的设备驱动程序,可以很容易实现监控主机与CDMADTU的通信.在本系统中需连接的设备(CDMADTU）共有200多个，因此需给每个DTU指定一个唯一的逻辑名称（例DT见图4-1和相应的设备地址见图4-2即DTU身份识别码。图4—1填写设备逻辑名称图4-2填写设备地址4。2。2.2定义变量名在组态王运行时，工业现场的生产状况要以动画的形式反映在屏幕上，同时工程人员在计算机前发布的指令也要迅速送达生产现场,所有这一切都是以实时数据库为中介环节，数据库是联系上位机和下位机的桥梁。在数据库中存放的是变量的当前值，变量包括系统变量和用户定义的变量.变量的集合形象地称为“数据词典"，数据词典记录了所有用户可使用的数据变量的详细信息。变量的基本类型共有两类：内存变量、I/O变量。I/O变量是指可与外部数据采集程序直接进行数据交换的变量，如下位机数据采集设备(如PLC、仪表等）或其它应用程序（如DDE、OPC服务器等）。这种数据交换是双向的、动态的，就是说：在“组态王"系统运行过程中，每当I/O变量的值改变时，该值就会自动写入下位机或其它应用程序;每当下位机或应用程序中的值改变时,组态王系统中的变量值也会自动更新在系统中需定义的I/O变量。本系统中变量名对象主要有瞬时流量、累积流量、供电情况、上门状态、下门状态、采集时间。在工程浏览器中左边的目录树中选择“数据词典”项，右侧的内容显示区会显示当前工程中所定义的变量。双击“新建”图标见图，弹出“定义变量”属性对话框见图4—3。4—3定义变量（1）变量名是唯一标识一个应用程序中数据变量的名字,同一应用程序中的数据变量不能重名例瞬时流量1、瞬时流量2,同时使每个变量名与连接的设备(CDMADTU)对应见图4—4。图4-4定义变量（2)图形界面显示组态王软件提供了丰富的图库,以及方便的开发工具。利用这些图库和工具，可以在较短时间内开发出我们的图形界面，建立监视画面，使现场采集的数据一一对应地显示在监视画面上。4.2。2.4报警提示对电源中断、网络离线、上、下门打开时字体颜色由黑色变成红色,同时弹出报警界面以提醒监视人员.4。2。2.5数据转储功能管理为了方便数据的管理，需对组态王采集的数据转储到标准的数据库中，具体方法如下:1.在数据服务器上安装SQL数据库，建立名为“zale”数据库，然后建立数据表名，表的设计内容见表4—1名称数据类型大小时间标志real4日期char30时间char18累积流量real4瞬时流量real4上门状态bit1下门状态bit1D状态bit1供电情况bit1流量计参数bit1表4-1数据表内容2．基于WindowsXP创建SQL服务器的新数据源：组态王支持对标准的数据库进行数据的插入、选择、删除等基本的操作.同时支持标准的SQL语言，可以灵活的运用组态王提供的SQL函数使组态王通过ODBC（开放性的数据源）配合标准的SQL语言对数据库进行各种简单和复杂的操作.在Win2000/Winnt/Winxp等操作系统下必须正确的进行设置，以WindowsXP为例说明。第一步：在控制面板下选择管理工具－>ODBC数据源，双击图标出现图4—5界面；图4—5数据源管理器界面第二步：在用户DSN选项卡片上，单击添加按钮，出现创建新数据源对话框，选择SQLServer图4-6。

图4-6创建新数据源第三步:单击第二步的完成按钮,出现创建到SQLServer的新数据源，如图4—7所示。

图4-7创建SQL服务器的新数据源（1）输入数据源名称、数据源描述和SQLServer所在的服务器名称或者IP地址。服务器名称可以是SQLServer所在的机器名称，也可以是IP地址，单击下一步按钮.第四步：选择登录SQLServer时的身份验证方式并输入登录SQLServer时所用到的用户名和密码，如图4-8所示。

图4—8创建SQL服务器的新数据源（2)这里的用户名和密码是在SQLServer中建立的。在SQLServer数据库中选择安全性－>登录,新建用户,如图4—9所示.一定要选择选项,否则默认数据库是master，这里选择要连接的数据库zale。图4—9创建SQL服务器的新数据源（3）第五步:输入登录SQLServer时所用到的用户名和密码后，单击下一步出现图4—10.

图4-10创建SQL服务器的新数据源（4）第六步:单击下一步出现图4—11按默认设置，单击完成按钮图4—12。图4—11创建SQL服务器的新数据源（5）第七步:图4-12给出了数据库连接的摘要信息,如果想测试一下是否能够连接到数据库，可以单击“测试数据源”按钮，会出现测试结果图4—13。图4—12创建SQL服务器的新数据源（6)图4-13创建SQL服务器的新数据源(7）在创建SQL服务器的新数据源后，组态王接下来的工作就是建立记录体图4—14、表格模板图4-15。SQL访问功能能够实现和其他外部数据库(支持ODBC访问接口）之间的数据传输。实用SQLInsert（DeviceID，“KingTable”,“BIND”）命令，实现数据存入到数据库中。其中连接数据库的时候，一定要输入和刚才数据源名称一致的DSN，如dsn=zlae。图4-14表格模板图4-15仓建记录体4.2.2。6时间间隔设置流量采集系统可以根据实际需要设置数据接收的时间间隔、保存时间间隔。4.2.2。7WEB功能发布监视画面，供各个工作站显示.4。2.2.8数据查询组态王具有数据查询功能，但考虑到组态王软件处理大量的监控点数据的时候，由于监控软件兼有多任务的其他负担时会导致其数据处理、查询的响应时间过长,因此可采用Delphi语言编制软件实现报表查询、打印、自动生成的功能，同时可按泵站、总管名称进行查询.5结论系统自投运以来,运行稳定，传送的数据与现场完全一致。由于系统采用结构化模块易于判断故障与维护.系统的投运达到了精确计量、提高企业效益，提升企业管理水平的目的。该系统也可用于热电厂对蒸汽流量的管理、市政部门对路灯的管理，可以说应用比较广泛。同时由于通讯网络基于公众网络因此通讯网络维护简单且成本较低。参考文献:[1]陈在平，赵相宾.可编程序控制器技术与应用系统设计［M].北京：机械工业出版社,2002.［2］何鹏。虚拟专用网络技术（VPN）在大学校园网中一应用［J].微计算机信息，2002，4：61－62。［3］王建华,黃河清.计算机控制技术［M].北京：高等教育出版社，2003.［4］张占胜.一种流量计量网络监视系统的设计［J］.微计算机信息，2005，5：91—92。［5］刘剑。基于组态王的机车定置试验台监控系统[J］.微计算机信息