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远程监控系统的原理

文章来源:本站 人气:4 分布时间:2017/2/21 12:24:43 S M L

 由于人类的努力, 使用机器来达到自动化是世界的趋势 ,这些各式各样的机器 ,配有各式各样的先进设计 ,目的在于使用此机器可以大量且有效地降低人类的负荷 ,增加产能. 因为采用了机器或设备来作事情, 使用者必须随时知道实际的状况, 以便知道如何因应 ,这就是监视 .在了解机器或设备的相关讯息后, 使用者还必须针对不同的情形 ,给予不同的输出指令, 以达到系统的要求, 这就是控制. 将现场结果传回系统控制者,系统控制者再依一定的判断法则作出相对的控制输出 ,就形成了一个监控系统.

    世界不断地在前进 ,工厂的规模也愈来愈大, 通常一个具有规模的厂区所涵盖的面积也不小, 在自动化的领域中, 我们希望能以机器来代替人类工作 ,虽然机器可以为我们完成很多的事情, 不过还是要有设备来监视这些机器的动作是否正常 ,并据以作出一些控制的动作 ,这也就是监控 .

    以现在的环境来看, 计算机及其它工业用的设备均不是很昂贵 ,因此一部工作的机器可能会配上一部监视的设备或是计算机作为工作辅助之用 ,就如上述, 一个厂区若是含有不少的机器设备或是厂区不小的话 ,如此的情形会是监控用的设备到处都是, 而且每个点都必须长时间每人在一旁看着 ,要不然就是配人到处查看监视的情形  .

    生产设备又必须注重一些控制参数 ,例如温度 压力 流量... 等等 .此种大厂在机器设备上经常会配有监控设备 (常见的是盘面显示 ) 每隔一段时间会有专人带着纸笔来厂区内的所有设备巡视一番, 并将所有的数值记录下来 ,带回办公室作数据分析及处理 ,若是比较重要的设备的话 ,索性就派一位工程师驻在现场 ,不断地看着显示表呈现的值, 并在必要时作出相对的改善动作  .

    如果只有一 二部机器的话, 也许还好, 问题是通常厂区须监控机器设备都不少 ,当然会耗去不少的人事成本及控制效能 ,于是有另外的一种看法产生, 是不是可以将这些机器设备的监测讯号全部都传送到主控制室, 而由主控制室来统一管理?而且可以全盘地监控所有的情形?


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上图在不同的地方装上了分布式模块或是其它的设备, 这些模块及设备可能含有数字输出; 数字输入; 模拟输入等等的功能, 每个模块负责自己的一块区域 ,实际的物理现象会输入到各个模块中 ,而每一个模块再以 RS-485 网络连接起来 ,一起送到主监控站 ,而达到了监控的目的 .
   为何使用的是 RS-485 的方式, 而不是 RS- 232 就好了呢 ?在面对环境噪声较多 ,传输距离较长的情形下, 使用 RS- 485 是要比 RS- 232 要来得好再者 ,由于串行通讯的实现比其它的传输接口来的容易, 因此分布式的资料撷取控制系统就采用 RS- 485 作传输的接口了。

以上为硬件基本结构图。

软件的设计流程图如下:

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监控软件

    监控软件是一套基于Windows平台的,用于快速构造和生成上位机监控系统的组态软件系统,可运行于Microsoft Windows 95/98/Me/NT/2000/XP等操作系统。 软件为用户提供了解决实际工程问题的完整方案和开发平台,能够完成现场数据采集、实时和历史数据处理、报警和安全机制、流程控制、动画显示、趋势曲线和报表输出以及企业监控网络等功能。 以MCGS6.2组态软件为例,该软件结构图如下:

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通迅协议

    监控系统实施对远程设备(如PLC)的控制并读取信息,就要使得计算机和远程的设备进行通迅,这就需要一份由厂方提供该设备的协议文件(其实就是一系列的读写指令),从而可以控制设备或由设备取得资料, 每一个设备都有它自己的格式及用法 。 RS-485 中的指令均是文字格式 ,所用的码均是位于 ASCII 码 128 以内,因此,在处理上就不用去考虑到超过 128 的部份。

   命令格式可以被分成送出与响应, 二个部份予以讨论 。送出的部份乃是由计算机下达命令给设备,此部份包含了以下的几个片断的组合:

    ( 前导字符 )( 地址 )( 命令 )(CHK)(CR)

     以上的几个就构成了送到设备的指令, 各项分别解释如下 :

    ( 前导字符 ) 一个字节 用以标明此命令的群组 设备的控制指令通常被分成几个不同的群组 而此前导字符均使用一些键盘上的特殊字符 如$ # ~ 等等. 
( 地址 ) 二个字节 用以表示此命令将要送至的设备, 同一个网络上 ,相同传输参数设定的设备必须使用不同的地址来区分,而设备的地址可由 00~FF 共有 256 个地址. 
    ( 命令 ) 一个至数个字节, 用来指定设备所要执行的指令 这些指令通常使用不同的数字来表示不同的功能. 
    (CHK) 总合冗余检查码 (CheckSum) 所使用的程序是将所有传输的字符在 ASCII 对照码中的地址数值全部加起来, 保留最后的一个字节 ,拆成前后二个字符而成为此检查值.
    (CR) 就是键盘上的 Enter 按键 ,在 ASCII 码上是第 13 号 ,如果使用 Visual Basic 的语法写出就是 vbCr ,在程序代码中将会大量地使用此字符 .

    主控计算机会依实际的需求向设备发出指令, 要求其执行相对应的动作 ,而与送出指令的配对的是设备在接收到主控计算机的指令后所送回的执行结果, 这个被传送回来的字符串由以下的几个部份组成:

    ( 前导字符 )( 地址 )( 数据数据 )(CHK)(CR) 

    回传的字符串部份只有 (数据资料)是和命令字符串格式不同,其余的部份均如上述 ,至于数据资料的格式在不同的设备上也有不同的解释 ,  不管是主控计算机送出的字符串指令或是设备回传的执行结果, 每个部份都包含有 1 个至数个不等的字符 除了(CHK)及(CR)二个部份, 其它的部份均是可见字符.  

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