【基于v3s的监控系统设计11000字（论文）】

II基于v3s的监控系统设计实践目录TOC\o"1-3"\h\u142841绪论 1181241.1课题的研究背景 1323431.2课题的研究意义 169812课题相关技术的基本原理 2261712.1嵌入式微控制器 268602.2串口通信 332462.3MODBUS协议 3226462.4生物过滤技术 4246483监控系统设计方案 4227913.1系统概述 423273.2监控系统的架构设计 523483.3v3s 6313713.3.1v3s简介 6108193.3.2v3s基本系统 6178063.3.3v3s图形编辑器 747433.4OPC通信. 8134373.4.1OPC概念 8173213.4.2OPC服务器与客户机的概念 9184083.4.3OPC的数据访问方法 9130794监控系统下位机传感器节点的设计 987614.1硬件系统的结构概述 9147134.2外围硬件电路设计 1086304.2.1电源电路 1028694.2.2JLINK接口电路 1090874.2.3复位电路 11271314.2.4RS232通信及调试接口 12326204.2.5SPI驱动LED显示电路 12326664.3传感器模块电路设计 1330704.3.1传感器模块构成 1353054.3.2传感器特点 13129954.3.3传感器模块电路设计 14107945系统的调试与测试 1484035.1v3s报警界面的测试 14291635.2v3s变量归档界面的测试 16154515.3串口的测试 16197295.4传感器模块的测试 1739175.5系统整体测试 1824115总结与展望 206309参考文献 221绪论1.1课题的研究背景随着人民的生存和环境保护日益加强，对居住的空气品质提出了更高的要求。在化学过程中，产生的污染是必然的。产业尾气是指在工厂生产和使用过程中，由各种排放到大气中的各种污染气体的统称。其中，以微粒污染为主；主要成分是SOz;以NO和NO为主要成分的氮化合物，CO和COz主要含碳化合物，碳氢化合物和含卤化物。空气微粒污染物是一种有毒的有机物质，一旦进入肺内，未分解的沉淀物质就会被人体的细胞所吸附，对人体的损害和损害，最后进入肺内导致肺水肿，沉淀物一旦被溶化，就会进入血液，导致血液中毒。硫磺类物质会导致支气管的紧缩和喉咙的抽搐，从而导致鼻腔出血、呼吸困难等症状。氮氧类物质与血红素的粘附性很好，一旦与其发生反应，就会产生亚硝基血红素和亚硝基铁血红蛋白，从而使血液的氧气供应减少，造成机体缺氧，造成中枢瘫痪，严重的会造成窒息致死。氟化物具有极强烈的刺激性和腐蚀性，能被呼吸道粘膜、皮肤和肠道所吸附，从而导致氟骨病、牙齿酸蚀症、鼻粘膜溃疡等多种病症。光化学氧化对人体各个脏腑均有较强的刺激，会导致呼吸障碍、视力下降、损伤脑部及肺气肿，长期毒性还会导致染色体异常，使机体老化加快，使肺对病菌的免疫力下降。为了推动可持续发展的发展方式，我国已建立了各种有害物质的排放指标，并对各个化工企业的废气进行治理。1.2课题的研究意义化学生产过程中产生的危险的废气（如：氨；如果SO2等）的污染物超过一定的标准，将会对周围的生态环境产生巨大的危害，并对人类和动物的生命安全构成重大的影响。环境保护单位要加强对化工厂的管理，降低有毒气体的排放量，并对其进行实时监测，这是保证周边居民身体健康和环境保护的重要条件，所以化工厂必须要安装相应的监控系统。以组态软件为中心的工业监测管理是现代化管理与控制的重要工具，它能实时、真实地提供被监测的目标的运行状态、工艺参数等信息，从而为企业的管理提供实时的信息，从而大大地促进了企业的管理和管理。同时，采用了传感技术和数码通讯技术，能够及时的将所收集的资料传送给车间的监视者，使监视者能够实时、远程的查看和查阅。利用现场监控或存档的历史资料，对生产过程中存在的问题进行直观的剖析，从而提高生产效率，加强安全生产，提高产品品质，同时还可以利用网路，对生产进行指导和安排，为生产的生产进行技术支撑。特别是在出现安全事故时，通过配置软件数据库进行数据采集，能够迅速查找出事故的成因，并从中汲取经验，防止再出现此类事件。2课题相关技术的基本原理2.1嵌入式微控制器ARM单片机是Acorn公司第一款面向低成本的RISC单片机，更早期被称作AcornRISC机器。ARM的三个主要特征是：16-32-32-指令集，功耗低，但是性能非常强劲，并且有很多的合作伙伴。ARM的架构可分成两类，一类是复合指令集合电脑（CISC)，一类是简化指令集合电脑（RISC）。目前ARM架构的扩展包含：(1)用于改进编码浓度的Thumb16位的命令集合；(2)一组算术操作命令，用于DSP;(3)Jazeller支持Java字节代码的直接运行；本文使用LPC2132作为主电路，实现了该系统的主电路。图2.1LPC21322132芯片LPC2132采用ARM7TDMI-S单片机，该单片机支持即时模拟和嵌入式追踪，内置了一种快速闪存。LPC2132以小端字节次序来配置ARM7TDMI-S。LPC2132是一个微型LQFP64芯片组，芯片内部Boot加载程序可以在程序中进行程序设计，扇区擦除或全块清除需要400ms，并且1ms可以对256个字节进行编程。LPC2132单片机包括一个10位8路A/D变换器，总共16个模数信号，各信道的变换速度为2.44us;2个32位计数/计时装置（4个比较信道和4个采集信道）;监控犬和PWM（6个）模块，多个串口包含2个行业UART;SPI,SSP（具有缓存能力，不固定的资料）和2个C介面：采用芯片内锁相环，最大工作频率60MHz，稳定期100us;芯片内部的晶体振荡幅度为1-30兆赫；单一电源为3.3V,VO端口最大可支持5V。这一系列的外部设备的配置，让LPC2132芯片在下列情况中发挥了关键作用：(1)马达的传动及应用的控制；(2)医学和手机装置；(3)PC机的外部设备及GPS系统；(4)行业用途：PLC，打印机，变频器，扫描器；(5)警报系统、暖气通风及视讯系统等。2.2串口通信串口通讯以位方式收发报文。尽管与以字节通信的平行通信相比，串口可以使用两条线路来进行数据传输和数据的接收。IEEE488规范了在平行通讯情况下，装置的总线长度不得超过20m，两台装置的间距不得超过2m9。接地线路用于串口线；传输线路；接收机线路以ASCI编码的形式传送文字，而其他线路则是为了进行通信。为了使两个端口进行串行通讯，两个串行接口的波特率、数据位停止位以及奇偶数据的校验值均应一致。波特率：这个指标是一个表示码元的传输速度，也就是单位时间里传递的字元数目，例如1s能发出240个字，而每个字也包含10位（1开始，1个终止位，8个数据位），这时的波特率是240Bd，位速率是10位*240/s=2400bps。一般而言，电话线路具有14400,28800和36600的带宽。波特率与间距呈反比例关系。资料位：它是通讯中真实资料位的一个参考。如果电脑发送信息分组，那么真正的资料往往不是8位，-通常是6,7或8位11。如何设定依赖于所传输的资讯。例如ASCII代码（7-127）的标准ASCII代码。ASCII代码的扩充范围为0~255（8位）.终止位：代表单一数据包的末尾数字。通常是1,1.5,2位。因为每一台装置都有其自身的特点，因此在装置中会产生不同的步骤。因此，用一个停止位来修正总是保持一致。增加的停止位将导致传送速度降低。奇偶校验位：有四种错误检测方式：偶、奇、高、低。没有检查也行。在对偶校验和奇检验时，串口将会为确保资料拥有一定数量的逻辑高阶。这样的检验并非检验资料的准确性，而在于检验有无噪音的干扰。这样，接收机就能获得一位的状况，并能判定是否通信中存在噪音，是否传输与接受的资料不能保持一致。2.3MODBUS协议Modbus是一种用于工业领域的总线通信。通过Modbus，在工业控制系统中，各个控制器可以通过联网和其它装置进行信息交流，目前Modbus的通信协议在工业控制系统中是通用的。通过Modbus，各个厂家的工厂生产的各种工厂控制装置可以连接在一起，形成一个庞大的监视网络。Modbus通信协定提供一种可以被所有的控制器所辨识的数据帧格式，而无需考虑到不同的设备间的信息交换。该格式说明了控制器怎样要求存取其它装置，怎样回馈其它装置的要求，以及怎样侦测故障纪录。当一个控制器和多个装置进行通讯时，这个控制器就是一个Modbus的主机，而单个的装置就是一个Modbus的从属。Modbus协议需要宿主了解每个从属服务器的位置，并根据从站的位置来判断要不要响应和响应，如果宿主想要响应，则会用Modbus的方式传送。2.4生物过滤技术近年来，国内已有不少厂商接受了采用生化技术，尤其是其工艺的环保亲和力及设备建设运作的低费用，更符合各大厂商的需要。目前，生物过滤技术已成为世界各国公认的环保技术。常规的工业废水的治理，存在着化学清洗、活性炭吸附、高温氧化等问题，而生物滤池则可以解决上述问题，利用天然的天然原料，避免了化学和化学药剂和添加剂的污染，因此，生物过滤技术具有操作简便、能耗小、施工安全、可靠性高等优点。与其他的技术相比，这一技术的适用范围和影响范围更加广，其使用范围也更加广。自然界中的微生物和微生物可以将工业废水进行氧化、降解，而生物滤池正是通过这种特性来达到烟气净化和净化的作用。生物滤池是利用一台鼓风机将被净化的工业废水经一条管线送入生物处理站，在入口经过一段时间的预热，温度和湿度都会经过该设备的底层生物滤池中的固相（填充剂），而这些物质则会被吸附在该反应器上的微生物进行氧化降解。由于微生物的成长要求适宜的有机物，所以必须在生物处理设备中营造适宜的温度、湿度、氧气含量和充足的营养素。通过保证微生物的活力，可以使工业尾气达到天然的降解率。3监控系统设计方案3.1系统概述该工程来自贵阳某化工企业的一次尾气治理工程，其排放的烟气中含有大量的H2S、CS2、含硫有机气体等。废水的净化利用生物滤池技术，将废水经空气送往生物脱臭箱，入口的增湿装置可将不符合工艺要求的工业废气进行增湿，以达到比较好的相对湿度，再由生物滤池中的微生物作为载体，将污染物质吸附在填料上，再由微生物进行氧化，最终实现尾气的消化和降解。由于环境保护机构要加强对化工企业的监督管理，需要对化工企业的尾气进行即时的分析，因此需要在原有的系统中增设一个监视装置，对装置运行状况和各项实时的检测结果进行监视。当发生事故时，可以很方便地通过监测系统来检测故障所在，从而达到有效的自动控制。图3.1和3.2显示了生化脱臭盒的顶视图和前视图。图3.1废气处理系统现场俯视图图3.2废气处理系统现场正视图3.2监控系统的架构设计在此基础上，提出了一种基于OPC技术的V3s系统，该系统不能与ARM进行通信，因此V3s系统不能与ARM进行通信。OPC系统拥有统一和非专用的界面，在自动控制系统中实现了数据的有效传输。本文所完成的监测体系结构见表3.3。图3.3监控系统架构通过配置程序V3s来设计监视屏幕，使其成为PC的监测软件。通过在LOCAL的通道下设置KepServer作为OPC组的系统参数，可以与OPCServer（KepServer）进行联机。KepServer是Modbus中的主设备，通过ARM的控制器实现对串口的连续数据收集。ARM控制器采用串行接口，接收由主机发出的数据收集指令，再由主机进行采样和处理，再由主机进行串口传输至主机，由V3s组成的监测系统对被测对象进行实时监测，从而达到PersonalComputer的地区监测中心的作用。3.3v3s3.3.1v3s简介视窗控制中心（WindowsControlCenter）是由SIEMENS和Microsoft共同开发的开放过程视觉系统。v3s可以用于简单的工业应用，也可以用于多个用户的复杂的多用户，即使在具有多个伺服器和客户机的分布控制中。V3s是基于PC平台的运营商监测系统，V3sV7.0是基于WindowsXP+SP2平台上的HMI(HumanMachineInterface)，该SCADA级别的运营监测系统，该系统的功能非常强，并且具有很高的性价比。v3s最大的优势在于完全向使用者敞开，易于整合各种标准化的工程项目，并能创建一个友好的人机接口，准确地符合企业的实际需求。在此基础上，采用了基于V3s技术的开放式界面，实现了基于V3s技术的系统扩充。在使用v3s的时候需要考虑下列问题：(1)Windows的Home版本无法使用v3s，而大多数西门子公司的Windows系统没有Home版本；(2)在档案名称及储存通道上不得有中文，以免造成错误的设置，此法则适用于大部分的西门子；(3)在进行安全程序的时候，一定要首先关掉反病毒程序；否则，安装将会失败。比如在瑞星的时候，就启动了反病毒程序；防火墙可能会造成无法正常的设置。只有极少数的西门子授权的反病毒程序，如Symantec反病毒、TrendMicroOfficeScan和麦克菲VirusScan;(4)首次使用v3s未成功，在下一次使用之前，请彻底地将v3s上一次安装完毕，并且不能保留相关的档案，以免造成系统的安装故障。最坏的结果，就是用新的系统来处理。3.3.2v3s基本系统v3s是一个模块性的架构。该软件包括基础v3s体系，并有很多v3s选项和v3s选项。基础V3s系统包括以下几个子系统：图像、警报、警报；文件系统，报告系统，通讯系统，以及使用者的系统，见图3.4。图3.4v3s界面在v3s开始以后，打开v3s专案管理器，然后在专案管理器下面的各种编辑器配置项下面的配置编辑器：(1)可变管理员：在使用者设定的专案中，用来管理变数及与装置的沟通。(2)绘图编辑：一个编辑程序，它可以按照使用者的要求来生成一个动态的工厂图片。V3s专案管理工具能够在目前专案中展示所有可利用的图片，并能在屏幕上以可视的方式呈现被监视的即时资料。(3)警报纪录：对警报资讯的收集与存档，也就是对警报资讯的配置。(4)可变的纪录：处理程序的数值存档，并进行管理。(5)报告编辑：一个报告的配置元件。报告编辑程序的设计是采用预设的架构来满足用户的要求，或者建立新的架构，以便于开始的输出。(6)全域指令码：利用ANSI-C和VisualBasic，由程序开发和修改功能，并利用程序代码配置工程。(7)文档图书馆：在系统中对各个模块所用的不同的语言进行编辑。(8)文字分发机：可以输出并输入与文字有关的文字。它可以导入目标语言、独立对象或对象群，输出的资料经过程序处理、翻译后导入到工程中。(9)使用者管理员：设定使用者的删除监视使用者，并依个别情形指定各作业系统之存取。(10)跨指：检索一个剧本中的图片；一个功能；在文件和邮件中创建的变量、函数、OLE和ActiveX控制项的一些小部件可以通过交叉检索来找到图片的名字和变量。3.3.3v3s图形编辑器v3s的图像编辑器是用来建立流程图像和动态图像的。v3s图片编辑器的图片档案是用.PDL来进行的。可以在这个资料库中拷贝专案间的图片。在图3.5中显示了v3s的图像编辑器。图3.5v3s图形编辑器v3s的图像编辑器具有以下特征：(1)操作简单，工具、平面和图形面板简单；(2)整合了物体和图像；(3)OLE2.0的开源GUI和OLE2.0界面；(4)可配置的动态，其带有辅助支撑的屏幕物体；(5)可以使用该脚本语言将额外的库功能包括在内；(6)能够与所建立的图像物体相连接；(7)32比特的应用程序，可以在视窗95和视窗NT上工作。3.4OPC通信.3.4.1OPC概念OPC是基于OLE/DCOM技术的一种嵌入式工艺控制标准，它是面向服务端和客户端的统一开放和开放的技术规范。OLE(ObjectLinkingandEmbedding）是微软为Windows系统和应用程序之间进行信息交流而设计的一种技术。OPC是一种从资料源中获取资料，并以一种标准的方法向所有的客户端应用程式传送资料。现在，制造商们可以开发一款可重复使用的、深度优化的伺服器，与资料供应商进行资料交换，维持资料储存的效率，以及为伺服器的OPC介面，让所有的顾客都能访问这些装置。OPC是一个面向广泛的、面向对象的开放的嵌入式系统界面，可以使企业与PC端的软件实现简单的数据交流。OPC在底层运行，定义了在工作控制中的各个应用之间的数据互动。3.4.2OPC服务器与客户机的概念OPC和Client被界定为与超市相似的概念。OPC伺服器储存各种可供选择的商品，而这些商品则是伺服器读取和写入整个过程的资讯地点，而顾客则如同一辆购物车，在伺服器中穿梭，从中选取所需要的商品。OPC的资料项目是OPC与OPC服务器之间的互动平台。OPC群的目标包括OPC项目，它可以读取和写入全部OPC的数据，并且可以在多个构建的组中使用相同的OPC工程。OPC伺服器在读入特定的组别时，会从最近的处理序中读出并进行升级，包括由感应器采集的资料、工业设备的参量与状况资讯、网路联机状况等。OPC的体系结构包括三种类型：服务器、组和数据项目。OPC客户端以OPC服务器为主要的资料源，而OPC客户端则是OPC服务器。OPC端采用串行方式向下位机的终端发出数据收集命令，再将其与OPC客户端进行信息交流。在此项目中，KepServer是OPC的一种OPC，它是由一个串行接口来接受ARM所收集到的资料，而v3s是OPC的客户端，它可以从OPC的对应信道上读出OPC的资料，然后在监视屏幕上进行显示。3.4.3OPC的数据访问方法OPC的读取和写入分为两类：同步读取/写入与非同步读取/写入。SynchronicReading:OPC的客户端发送一个读取和写入的要求，在接收到来自该客户端的返回的数值之前停止运行。异步读取：OPC的客户端发送一个读取和写入的数据给一个服务器，当它在等待一个返回的数值时，可以继续进行以下操作，直至它的资料被发送给客户端。对数据进行读取和写入的同步方式，这种方式访问快速且不需要回调；该项目使用了非同步读取和写入的方法，无需等待回收量，能够实现对多个数据的实时查询。4监控系统下位机传感器节点的设计4.1硬件系统的结构概述LPC2132控制器是底层计算机的主要组成部分。LPC2132利用RS232接口，从PC端接受主机发送的数据，并用传感器模块对气体进行采样，并对数据进行处理，并在LED数字管内进行显示。在4中显示了该硬件的整体架构。图4.1硬件系统结构图4.2外围硬件电路设计4.2.1电源电路LPC2132的单片机与输入/输出端口共享3.3V的单一供电。LPC2132的供电线路见图4.2,5VDC供电从USB端口CZ1输出，二极管D2控制供电的ON，经过C16和C20滤波，再将供电电压稳定到3.3V。LPC2132包括一个单独的模拟功率插针V3A和VssA，为了减少噪音和错误的可能性，应当将其与数字功率源相分离，L1、L2是功率绝缘单元（将数字功率的高频率噪音隔绝）。图4.2电源电路4.2.2JLINK接口电路采用ARM公司推荐的20个标准JLINK标准进行调试，给出了JLINK插头和LPC2132的连接。图4.3LINK接口电路LPC2132中的JLINK在重置后允许使用，要想进行JLINK模拟，需要在RTCK插头上附加--个4.7K2的下拉电阻。若有必要将P1.26-P1.31作为/O端口，而不进行JLINK模拟的错误，那么LPC2132的JLINK界面可以被设定为PINSEL2的暂存器。4.2.3复位电路ARM处理器具有相对低的噪音容忍能力，因为它具有很快的速度和很小的功率消耗；同时由于电源的工作特性，如低压等原因，对电源的纹波、顺态响应、时钟源的稳定性以及电源监控的效率都有很大的影响。该复位线路采用具有RC内存的功率监测晶片CAT1025JI-30，其电路结构见图4.4。图4.4复位电路:在该图中，该讯号针nRST连接到LPC2132晶片的重置插头RESET上，在该重置按键RST被压下后，CAT102511-30的RESET插针就会立刻发出重置讯号，以重置LPC2132晶片重置。说明：当采用CAT1025JI-30晶片时，REST管脚的下拉电阻、RESET管脚的.向上拉电阻等均不可忽略。4.2.4RS232通信及调试接口采用DB-9型插头和MAX3232串口变换片来完成RS232的通讯，该插头通常用作多个I0卡或主板上的串口，适用于0-20Kb/s的传输速度。在图4.5中显示了RS232的界面的基本原理。图4.5RS232通信调试接口在进行数据传送时，PC下载程序将判定管脚3的电压，在没有准备好的情况下，管脚3处于低电位，在数据已经就绪时，由微处理器将管脚3设为高。C7和C8等电容器具有同样的功能，其主要的作用是预防静电和防EMI。4.2.5SPI驱动LED显示电路LPC2132使用一个74HC595晶片来驱动一-比特静止共电极LED数字管，并将其与LPC2132的SPI界面的SCLK0和MOSIO连接，从而能够向74HC595传输数据；将片选择（RCK，也就是74HC595的输出触点）连接到P0.29端口，并通过P0.29的控制器74HC595进行锁存和输出；而MISOO则与LPC2132的SPI界面相连，用于读取资料。该系统能够进行SPI接口的检测，并且能够从MISO0中读出74HC595的移位输出信号。这一段线路是由JP10的接线开关来进行的。当采用SPI接口的硬件主控模式时，将SPI0/1的4个I/O端口都设定成SPI函数，P0.4;P0.5;P0.6,P0.7，并且SSEL0/1管脚不能是低电位，通常要有10K欧姆的上拉阻。图4.6SPI驱动显示电路4.3传感器模块电路设计4.3.1传感器模块构成该系统采用LM393，可调电位计，MQ135型气敏探测器构成。LM393是一个双相比较的电路.在所述容许供电范围中，所述输出负载电阻器可以连接于所述容许供电电压范围之内的任何供电电压，而不需由VCC端子的电压来限制所述输入的陷流。如果输出晶体管停止工作，而输出的电压迅速升高，则表示已到达一个上限（16毫安），而输出的饱和电压则由一个约60欧姆的YSAT所限定。在较小的负荷电流下，在大约1.0mV的输出晶体管上，使该输出钳制为零电平。MQ135气体传感器被安装在一个塑料或不锈钢的空腔中，它是一种小型的二氧化硅陶瓷管，一层二氧化硅敏感层，测量电极和加热装置，以保证MQ135的工作条件。该气体传感器4个插针，用来输出信号，另外2个则用来供电。同时，由于大气中的污染物含量增加，其导电性能也相应提高。通过简单的线路，可以把导电系数的变化转化成相应于气体的输出。4.3.2传感器特点MQ135型气敏元件是一种对氨的半导体感测器；对烟气及其他危险物质的探测具有良好的敏感性。目前，半导体气体传感器已经得到了最多的使用，这种传感器具有良好的经济性能；该工艺具有工艺简洁，灵敏度高，对环境的敏感性较小，并且线路结构比较复杂。在半导体气敏元件之外，也出现一些常用的气敏元件。例如，催化燃烧型的气敏元件，其可供选用的气体种类更少；热导池型气敏元件，属于一种传统的、适用面广、受诸多制约的新型气敏元件：另一种是刚刚开始生产的、技术不成熟的、市面上很少见的红外气敏元件，生产费用也相对昂贵。事实上，由于气体传感器自身存在着诸如交叉灵敏度等方面的缺点，单纯依靠一个气体传感器无法对其进行定性和定量的分析。若采用不同的传感器组成一套气敏元件，可大大改善对气敏的探测效率。4.3.3传感器模块电路设计传感器模块电路如图4.7所示。图4.7数据采集电路在应用之前，感应器的温度大约为20S，提供5V的DC电流。若DoUT终端（TTL高电平端子），则该输出信号可以与LPC2132普通I0端口相连接，也可以与NPN型三极管（NPN）解控继相连接，后者的工作是调整电压跳跃的门限。从上述的线路可以看出，在探测器探测到煤气时，LM393倒相端2点处的电压与探测器探测到的气体的密度呈比例关系。在该密度超出该电压计RP所设置的一个阚值时，也就是该比较器倒相末端2个引脚的电压大于该同相端子3个引脚的电压。这时，对比器LM393的输出是低压，LED是开着的，R3是LED的电流限制，c1是一个过滤电容器，而在没有气体被探测到的情况下，它就是一个高电平，它与供电电压相等。若要进行特定的气体密度测量，则需要采用AOUT（AOUT）端子，而无需考虑电压计，只需将AOUT引线与LPC2132AD的变换输入端子进行连接。在未探测到被测试的气体时，AOUT的末端的电压约为0V。在测量气体时，每增加0.1V，测量的气体的密度就提高20ppm(1ppm=1mg/kg=1mg/L=1x10-6）。通过该方程，可以将测量到的模拟电压的数值转换成LPC2132中的密度。输出浓度与电压之间的比率并非呈非线性，而呈现线性趋势。5系统的调试与测试5.1v3s报警界面的测试该系统的主要作用是：当系统的实时信息超出警告编辑程序所设置的上限时，系统会发出警告，经及时的处置可以防止突发事件。在ResourceManager的接口中，创建一个“H2S”和一个“temp”的内变量，一个16比特的非正负号的整型。在警报编辑程序中，设置消息块、消息类别、修改“消息文本”的文字长度以及“错误点”的文字，配置H2S设置为100,temp为40,temp为21。将两个输入/输出字段拉入到图形编辑器，配置输入/输出字段与“H2S”、“temp”相关，选择“计算机”并选择“启动”标签上的“警报-记录操作”和“图像操作”。第一次试验，110被输入到密度输入区，45被注入到温度输入区，120被排出，20被送到密度输入区，20被送到了图5.1中。(a)(b)图5.1报警界面测试两个检测的数值都超出了警报编辑器的极限，最后全部都是警报，检测的结果是对的。5.2v3s变量归档界面的测试在“H2S”和“temperature”的两个变量中，一个16比特的非正负号的整型。在一个可变的记录仪中，配置计时器，建立程序的数值存档。将“v3sOnlineTrendControl”和“v3sOnlineTableControl”控制项，将趋势图控制项的倾向和联机表单控制项的数字栏与所创建的存档变量进行对应，并将其设定为“5X1分钟”。在系统开始工作前，请在“启动”标签上打上“可变的纪录操作”和“图表操作”。开始模拟，创建模拟变量，并将该模拟与“H2S"和“temperature”的变量联系起来，即，模拟程序将生成的数据值分配到一个变量上。在模拟器中点选一个特性标签，把“H2S”作为一个从0到200的转换曲线（上面的图表），把一个变量“temperature”设为一个从0到45的转换（下面的图表），存档接口的试验的结果见图5.2。图5.2归档界面测试结果从实验的结果可以看到，存档接口将模拟器所生成的资料准确地记载下来。5.3串口的测试首先，在内核控制器LPC2132上安装了串口通讯测试软件，并用串口线路将其与PC机相连。使用串行调试器做为Modbus的主机，向串行端口发出010300010001D5CA指令。-该框架总共8个字节，第1字节01代表Modbus从站（也就是，主机将指令传送给哪一个从站）,03代表Modbus函数代码，03代表读保存寄存器的数字，01代表要读的首位，0001代表要读的资料号，D5CA代表CRC检查代码。若有，首先从第一六个字节中提取CRC检查代码来判定是否为真，如果确定为真，那么就会将该CRC检查代码返回到主控制器LPC2132,01代表原生地址，03代表功能性代码，02代表读入的存储寄存器的两倍数量，0000代表保存寄存器内的信息，B844代表CRC检查代码。串口通讯的测试显示在图5.3中。图5.3串口通信测试经试验发现，通信双方采用Modbus协议，可以实现准确的数据传输。5.4传感器模块的测试该传感器模组VCC为+5V电压，GND为稳定电源，该传感器AOUT连接至LPC2132P0.28引线，该控制器GND与该传感器GND和该稳压电源负电极连接。将该数据获取和处理软件下载到LPC2132的核心控制器LPC2132中，将其置于大气中，这时，该电压被转化成88ppm的密度，并由数字管来表示，见图5.4。图5.4传感器模块空气测试接著把感测器放在泸州特曲瓶口，按动开关，数字管内的液相密度数值是559ppm，而感应到的LED灯会发光，表示在这个时候，所测量的气体密度实际数值所代表的电压，已超出了电位计的设置。见图5.5。图5.5传感器模块酒精测试从上述两个试验的结果来看，该系统能很好地工作。5.5系统整体测试在对所有的模块进行了性能检测之后，就可以对整个系统进行性能的检测。在将所有的组件都安装完毕之后，就可以进行试验了。首先，利用传感模组对气体的密度进行测量，然后将其传输到中央控制器LPC2132，再进行处理后，将其输出到数字管内；在V3s和OPCServer之间建立了联系，并在KepServer中设置了相应的监视变量，并将其与V3s监视屏幕上的输入和输出区域进行了联系；在KepServer信道1中，创建了一个变量H2S，一个地址400002，占据了一个串行COM1，在信道2中建立了另外5个被监控，该信道2的地址是400003到400007，信道2是使用一个虚拟的串行接口的COM2和COM3，信道1中的H2S变量的数值被LPC2132经由一个串行端口传送到KepServer，并且使用Modbus_testV109调试程序做为Modbus的从站，在信道2中设定5个数据的数值，见图5.6。图5.6Modbus调试工具在试验中，要从6个相继的保存寄存器中读出资料。应该指出，如果读保存寄存器的头地址是400002，那么它在Modbus除错程序中的相应的存储器地址是400001。在该表中选取的资料范围是设定的试验资料，而在v3s监视屏幕上所收到的资料则显示在图5.7。图5.7系统整体功能测试从整个系统的性能试验中可以看到，收到的数据为16ppm,2ppm;在Modbus的调试程序中，25Hz,20°C,124KPa都能正常地呈现，而在599ppm处，则是由底层LPC2132向OPCServer传输的资料。通过多次的测试，各功能组件能够稳定协调地进行通讯、操作，使整个测试工作顺利完成。总结与展望介绍了以组态软件v3s