在線溫度監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題題 目：目： 在線溫度監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)在線溫度監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì) 學(xué)學(xué) 院：院：電子信息學(xué)院電子信息學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：專業(yè)班級(jí)：*指導(dǎo)教師：指導(dǎo)教師：*職稱：職稱：副教授副教授 學(xué)生：學(xué)生： *學(xué)學(xué) 號(hào)：號(hào)：*I / 49摘 要該項(xiàng)目背景是液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警研究。對(duì)斷路器終端溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并將其顯示于上位機(jī)上。但由于現(xiàn)場(chǎng)限制，需要通過(guò)RS-485 總線傳輸數(shù)據(jù)，并經(jīng)由主控板做終端與上位機(jī)之間的通信，上位機(jī)的功能是對(duì)斷路器電的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本文主要工作是利用 C+Builder6.0 軟件編寫(xiě)斷路器溫度監(jiān)控系統(tǒng)的人機(jī)交互界面

2、，該界面的主要功能有通過(guò) RS-232 串口將數(shù)據(jù)接收進(jìn)來(lái)，并將該溫度數(shù)據(jù)顯示在數(shù)據(jù)表上，還需調(diào)用數(shù)據(jù)表中的數(shù)據(jù)顯示成曲線。關(guān)鍵詞：溫度，RS-232，C+Builder6.0，上位機(jī)，監(jiān)控II / 49ABSTRACTABSTRACTThe background of this project is testing the temperation and hydraulic operation（液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu) ）testing condition Receiving emperature index is an important index of many working environme

3、nt, therefore, temperature monitoring has been widely used in industrial field. This topic using C+Builder6.0 to build up the temperature monitoring system for circuit breaker operation interface, this software is very easy to use. Whats more,its function is powerful,especially with ones own knack i

4、n interface design, WINDOWS programming, database programming etc.And it cant be compared by some of the other software development tools.The main function of PC is to receive the temperature data collected by the lower control machine through the RS-232 serial port, and displayed in the data sheet.

5、 Also it should be plotted into curves by SimuCurves control.In addition, this system uses C language programming, the past software using assembly language.But assembly language is readability and portability, and high-level language is difficult to realize the direct operation of computer hardware

6、.However C language combines the characteristics of these two kinds of language.It has the characteristic of concise,convenient,flexible,compact. And the target code it generated has high quality and high efficiency.It has become one of the most popular programming languages in the world today.KEYKE

7、Y WORDS:WORDS: temperature, RS-232, C+ Builder6.0，PC, monitor III / 49目 錄第 1 章 緒論 11.1 項(xiàng)目背景 11.2 國(guó)外研究發(fā)展趨勢(shì) 21.3 本課題設(shè)計(jì)容 2第 2 章 項(xiàng)目分析 42.1 高壓斷路器的發(fā)展 42.2 項(xiàng)目研究意義 62.3 項(xiàng)目研究特點(diǎn) 72.4 項(xiàng)目總體技術(shù)方案 72.5 擬采集的信號(hào) 8第 3 章 上位機(jī)設(shè)計(jì)要求 103.1 軟件環(huán)境 103.2 溫度模塊設(shè)計(jì)目標(biāo) 143.3 串口模塊設(shè)計(jì)目標(biāo) 143.4 數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)目標(biāo) 153.5 輔助功能設(shè)計(jì) 15第 4 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 164.1 上位

8、機(jī)總體規(guī)劃 164.2 串口設(shè)計(jì) 174.2.1 串口介紹 174.2.2 所用組件介紹 184.2.3 串行通信的實(shí)現(xiàn) 214.3 數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì) 284.4 上位機(jī)溫度曲線設(shè)計(jì) 304.5 輔助功能設(shè)計(jì) 33第 5 章系統(tǒng)的調(diào)試運(yùn)行 365.1 溫度曲線調(diào)試 365.2 輔助功能調(diào)試 37IV / 495.3 本章小結(jié) 38第 6 章結(jié)論與展望 396.1 結(jié)論 396.2 展望 39參考文獻(xiàn) 40致 42誠(chéng)信聲明1 / 49第 1 章 緒 論1.1 項(xiàng)目背景該項(xiàng)目背景是液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警研究。隨著電力體制改革的深入,在電力市場(chǎng),電力系統(tǒng)需要進(jìn)一步提高電力設(shè)備的可靠性。保證

9、運(yùn)行可靠性和維修經(jīng)濟(jì)性成為輸電、發(fā)電企業(yè)適應(yīng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的迫切需要,用狀態(tài)檢修模式取代現(xiàn)有的計(jì)劃?rùn)z修模式,是電力工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。根據(jù)國(guó)家電力公司公布實(shí)施火力發(fā)電廠實(shí)施設(shè)備狀態(tài)檢修的指導(dǎo)意見(jiàn)的要求,電力公司應(yīng)根據(jù)自身設(shè)備的實(shí)際與人員、資金情況,選擇一些適合實(shí)施狀態(tài)檢修的設(shè)備, 先在一定圍開(kāi)展工作。550kV、220kV、110kV 高壓開(kāi)關(guān)、廠地高壓開(kāi)關(guān)都已經(jīng)被列入實(shí)施狀態(tài)檢測(cè)的疇。實(shí)現(xiàn)電氣設(shè)備狀態(tài)檢修的基礎(chǔ)是對(duì)設(shè)備的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè)。在線監(jiān)測(cè)能準(zhǔn)確、實(shí)時(shí)地反映電氣設(shè)備的狀況和預(yù)測(cè)使用壽命,為檢修決策提供依據(jù)。電氣設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)不僅是設(shè)備狀態(tài)檢修模式的基礎(chǔ),也符合無(wú)人值守變電站目前我國(guó)電力部門正在實(shí)施的電

10、氣運(yùn)行管理模式的發(fā)展需要。這就要求電力企業(yè)逐步形成一套融故障檢修、定期檢修、狀態(tài)檢修和主動(dòng)檢修為一體的、優(yōu)化的綜合檢修方式,以提高設(shè)備的可靠性并降低電力成本。高壓開(kāi)關(guān)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的出力特性和斷路器的負(fù)載特性匹配較好、動(dòng)作快、反應(yīng)靈敏度高、輸出功大、免運(yùn)行維護(hù)、操作噪音小等優(yōu)點(diǎn)，成為對(duì)操作需求較大的高壓領(lǐng)域的首選配用機(jī)構(gòu)。隨著液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)用圍的不斷擴(kuò)大，液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)也越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)傳動(dòng)、控制精度、系統(tǒng)柔性化與系統(tǒng)各項(xiàng)性能要求也越來(lái)越高。各種液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)在裝配到高壓斷路器等電氣設(shè)備前必須經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的出廠試驗(yàn)。在做出廠試驗(yàn)時(shí)必須對(duì)試驗(yàn)設(shè)備的各個(gè)狀態(tài)進(jìn)行時(shí)實(shí)監(jiān)測(cè)，在出現(xiàn)緊急情況前做出故障預(yù)警處理

11、。因此，為了提高高壓開(kāi)關(guān)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)品的質(zhì)量，有必要研制一套液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警系統(tǒng)。該項(xiàng)目特點(diǎn)是：1) 該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行狀況，隨時(shí)調(diào)用、在線顯示數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)記錄、超限時(shí)給出超限報(bào)警、有很強(qiáng)的抗干擾性;2 / 492) 提出復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境中試驗(yàn)設(shè)備狀態(tài)控制策略，保證液壓機(jī)構(gòu)可靠運(yùn)行。該項(xiàng)目的先進(jìn)性和創(chuàng)新性體現(xiàn)在高效、高可靠性等是當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)人員追求的目標(biāo)，如何能提高液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的出廠質(zhì)量，獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)配用。1.2 國(guó)外研究發(fā)展趨勢(shì)斷路器（大型鍛壓機(jī)、大型擠壓機(jī)等）是一個(gè)國(guó)家建立獨(dú)立工業(yè)體系和強(qiáng)大制造業(yè)所必須的大型戰(zhàn)略性裝備。由于大型液壓

12、裝備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和極端強(qiáng)化的工作環(huán)境，目前缺乏對(duì)其非功能參數(shù)實(shí)施有效監(jiān)測(cè)的成熟技術(shù)，在這一方面，還有很大的發(fā)展空間。 中南大學(xué)譚建平教授領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)與西南鋁業(yè)（集團(tuán)）XX 公司合作，在國(guó)家 863 計(jì)劃 “300MN 模鍛水壓機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷研究”和國(guó)家科技重大專項(xiàng)“2 萬(wàn)噸難變形金屬擠壓機(jī)”等項(xiàng)目支持下，針對(duì)大型液壓裝備結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與運(yùn)行環(huán)境，開(kāi)展了持續(xù)的科技攻關(guān)，原創(chuàng)了基于機(jī)器視覺(jué)的大型液壓機(jī)活動(dòng)橫梁姿態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)、基于現(xiàn)場(chǎng)總線的數(shù)字式立柱應(yīng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)、大型擠壓機(jī)擠壓中心雙激光遠(yuǎn)程多路圖像識(shí)別檢測(cè)技術(shù)等多項(xiàng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型液壓機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)；建立了大型液壓機(jī)關(guān)鍵構(gòu)件附加應(yīng)力、液壓系統(tǒng)異常

13、沖擊與故障預(yù)警機(jī)理模型，開(kāi)發(fā)了與設(shè)備操縱控制系統(tǒng)相融合的大型液壓機(jī)狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警軟硬件系統(tǒng)，全面實(shí)現(xiàn)了大型液壓機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警功能，以上研究成果于 2009 年 8 月應(yīng)用于亞洲最大的 300MN 模鍛水壓機(jī)和我國(guó)最大噸位 125MN 臥式擠壓機(jī)，成功解決了 300MN 模鍛水壓機(jī)立柱應(yīng)力保護(hù)、125MN 臥式擠壓機(jī)高精度對(duì)中擠壓等多個(gè)技術(shù)難題，有效保障了大型裝備的安全運(yùn)行和國(guó)防軍工重要制品的產(chǎn)品質(zhì)量。高壓斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)由手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)展到手動(dòng)儲(chǔ)能彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)操動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)、彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)和永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，目前正在向電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)展，并

14、且發(fā)展前景良好。1.3 本課題設(shè)計(jì)容本課題：在線溫度監(jiān)控系統(tǒng)上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。項(xiàng)目整體要現(xiàn)在線檢測(cè)液壓3 / 49操動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)時(shí)的狀態(tài)，共分解為三部分，終端溫度數(shù)據(jù)采集，主節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)收集與處理，以與上位機(jī)交互界面制作，本課題的任務(wù)是利用 C+builder 軟件制做上位機(jī)界面，主要功能是通過(guò)串口將其采集來(lái)的溫度數(shù)據(jù)接收進(jìn)來(lái)，并將其顯示在坐標(biāo)曲線上。所以我的容主要分為兩大模塊，調(diào)試串口和在坐標(biāo)上顯示出溫度曲線。4 / 49第 2 章 項(xiàng)目分析2.1 高壓斷路器的發(fā)展斷路器的操動(dòng)機(jī)構(gòu)由手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)展到手動(dòng)儲(chǔ)能彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)、氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)、彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)和

15、永磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)，目前正在向電機(jī)操動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)展。手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)：靠手力分合閘的操動(dòng)機(jī)構(gòu)稱為手動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，它在最早的低電壓等級(jí)的斷路器上使用過(guò)。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要輔助設(shè)備和電源，缺點(diǎn)是不可能開(kāi)斷大電流，不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘，而且不安全，因此已經(jīng)被淘汰。手動(dòng)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)：靠手力分合閘并同時(shí)給分閘彈簧儲(chǔ)能，分閘靠彈簧力的操動(dòng)機(jī)構(gòu)稱為手動(dòng)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)多用于 10kV 柱上斷路器。它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，不需要輔助設(shè)備和電源，缺點(diǎn)是不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重合閘和自動(dòng)控制。這種機(jī)構(gòu)目前仍然在有些柱上斷路器上使用。電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)：靠電磁力合閘并同時(shí)給分閘彈簧儲(chǔ)能，分閘靠彈簧力的操動(dòng)機(jī)構(gòu)稱為電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)。電磁操動(dòng)機(jī)

16、構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，制造成本較低，缺點(diǎn)是合閘消耗的功率太大（17kW 至 52kW 分閘線圈電流 75235A） 。因此用戶必須配備價(jià)格較貴的蓄電池或整流電源裝置，而且結(jié)構(gòu)笨重、耗材多、合閘時(shí)間長(zhǎng)（0.20.8s） ，只適用于 110kV 與以下的斷路器。電磁操動(dòng)機(jī)構(gòu)目前仍然在一些多油、少油和真空斷路器上使用，但數(shù)量會(huì)越來(lái)越少直至淘汰。氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)：氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)分早期和后期兩種形式。早期的氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)用于空氣斷路器，分合閘都靠壓縮空氣提供動(dòng)力，儲(chǔ)壓筒壓力高。機(jī)構(gòu)體積大，噪聲高。這種氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)已經(jīng)淘汰。后期的氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)是改進(jìn)后的氣動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)。分5 / 49閘靠壓縮空氣提供動(dòng)力。同時(shí)給

17、合閘彈簧儲(chǔ)能。合閘靠彈簧提供動(dòng)力。因此，也稱為氣動(dòng)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)。氣動(dòng)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：以壓縮空氣為動(dòng)力源，不需要大功率的直流電源。當(dāng)失去電源時(shí)，儲(chǔ)壓罐的壓縮空氣仍然可以操作斷路器。結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，傳動(dòng)零件較少，也較為可靠。氣動(dòng)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：空氣壓縮機(jī)與系統(tǒng)如果出現(xiàn)故障就會(huì)造成機(jī)構(gòu)故障。壓縮空氣系統(tǒng)如果泄露嚴(yán)重就會(huì)因失壓而造成機(jī)構(gòu)故障。噪聲大。目前，氣動(dòng)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)仍然在有些 126-500kV 壓氣式 SF6 斷路器上使用。但是隨著自能式高壓 SF6 斷路器的發(fā)展，氣動(dòng)彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)將會(huì)被淘汰。液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)利用液壓油作為動(dòng)力傳動(dòng)的介質(zhì)。用于斷路器的為儲(chǔ)能式的液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)，它利用儲(chǔ)

18、壓器中預(yù)儲(chǔ)的能量，運(yùn)用差動(dòng)原理，間接推動(dòng)操作活塞來(lái)實(shí)現(xiàn)斷路器的分合閘操作。液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：體積小、操作力大、操作平穩(wěn)、無(wú)噪聲而需要控制的能量小。容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制和各種保護(hù)。液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)：如果有泄露就會(huì)影響能量輸出而造成斷路器的慢分和慢合。如果氣溫變化大，一是儲(chǔ)壓器中的壓力變化增大；二是引起油的粘度變化而影響斷路器分合速度的變化。加工精度要求高。由于液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)具有的優(yōu)點(diǎn)，在相當(dāng)一段時(shí)期在高壓斷路器上廣泛使用。高壓斷路器的不斷發(fā)展也促使了液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)不斷改進(jìn)。目前，模塊化，高質(zhì)量，無(wú)泄漏的新型的液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)仍然受到用戶歡迎。液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)：液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)是在液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起

19、來(lái)的。最大的改進(jìn)是用蝶簧儲(chǔ)能取代氨氣儲(chǔ)壓筒儲(chǔ)能，這就避免了泄漏和溫度變化造成的故障，且大大減少了機(jī)構(gòu)體積，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。新型液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)完全模塊化，采用集裝板塊結(jié)構(gòu)（如 ABB 公司的 HMB 型） 。操動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要元件按功能分為五大模塊：充能模塊、儲(chǔ)能模塊、工作模塊、控制模塊和監(jiān)測(cè)模塊。結(jié)構(gòu)緊湊，基本上無(wú)管道連接，大大減少了泄露，且檢修方便。6 / 49由于液壓彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)集液壓和彈簧操動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，操作平穩(wěn)，性能較為可靠，因此在高壓 SF6 斷路器上使用圍逐漸擴(kuò)大。但是由于該機(jī)構(gòu)蝶簧的材料和工藝要求較高，液壓元件精度要求也高，制造難度較大，成本較高，也有繼續(xù)研究和改進(jìn)的必要。如果要將該機(jī)

20、構(gòu)用于自能式高壓 SF6 斷路器上的話，對(duì)多次打壓后由于油溫升高，油的粘度變化而影響斷路器速度變化的現(xiàn)象不可忽視。近現(xiàn)代的科學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的出現(xiàn)和飛速發(fā)展給試驗(yàn)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)、診斷技術(shù)的提供了良好的發(fā)展契機(jī)，試驗(yàn)設(shè)備狀態(tài)檢測(cè)技術(shù)必定向著集成化、智能化、在線化的方向發(fā)展。因此，為提高液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的出廠質(zhì)量，獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)配研制一用不同高壓斷路器的不同特點(diǎn)，種能實(shí)現(xiàn)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并能實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)設(shè)備狀況超標(biāo)時(shí)自動(dòng)報(bào)警的檢測(cè)裝置，對(duì)減少液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)故障，保證液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)正常運(yùn)行，是十分必要也是非常有用的。在液壓機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)工作基礎(chǔ)上，建立了液壓操

21、動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)通用模型?；谏鲜龅脑颍瑳Q定對(duì)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警研究工作。 2.2 項(xiàng)目研究意義隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)、數(shù)字采集與處理技術(shù)等的飛速發(fā)展與綜合應(yīng)用，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷分析技術(shù)在設(shè)備管理與維修現(xiàn)代化中越來(lái)越占有重要的地位。根據(jù)被診斷設(shè)備自身的重要性選定相應(yīng)的監(jiān)測(cè)方法和儀器設(shè)備，建立起與設(shè)備有關(guān)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)體系，在不影響設(shè)備正常運(yùn)行的情況下，通過(guò)各種方法對(duì)設(shè)備的健康水平進(jìn)行監(jiān)視和評(píng)估，從而實(shí)時(shí)了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，捕捉故障征兆，并對(duì)故障部位、故障嚴(yán)重程度與發(fā)展趨勢(shì)做出判斷，最后確定設(shè)備的最佳維修時(shí)機(jī)，做出針對(duì)性的檢修計(jì)劃，是提高

22、設(shè)備使用效率，獲得最大企業(yè)效益，實(shí)現(xiàn)企業(yè)設(shè)備管理現(xiàn)代化的良好途徑。本項(xiàng)目研究液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)設(shè)備的多個(gè)狀態(tài)。在測(cè)量時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)顯示結(jié)果，時(shí)實(shí)性強(qiáng)、準(zhǔn)確性高。當(dāng)試驗(yàn)設(shè)備狀態(tài)值超過(guò)系統(tǒng)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，提醒操作人員注意。該系統(tǒng)對(duì)高壓、超高壓、特高壓開(kāi)關(guān)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)；建立液壓操動(dòng)機(jī)7 / 49構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通用模型。通過(guò)與早發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)潛伏的故障隱患，防止重大惡性事故，對(duì)于確定液壓設(shè)備合理的維修時(shí)間，降低維修費(fèi)用，達(dá)到主動(dòng)預(yù)防性維護(hù)，使機(jī)械系統(tǒng)達(dá)到最佳性能和最大可靠性，提高經(jīng)濟(jì)效益，將具有非常重要的意義。2.3 項(xiàng)目研究特點(diǎn)高效、高可靠性等是

23、當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)人員追求的目標(biāo)，如何能提高液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)的出廠質(zhì)量，獲得最佳經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)配用不同高壓斷路器的不同特點(diǎn)，研制一種能實(shí)現(xiàn)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并能實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)設(shè)備狀況超標(biāo)時(shí)自動(dòng)報(bào)警的檢測(cè)裝置，對(duì)減少液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)液壓系統(tǒng)故障，保證液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)正常運(yùn)行，是十分必要也是非常有用的。在液壓機(jī)構(gòu)監(jiān)測(cè)工作基礎(chǔ)上，建立了液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)通用模型。基于上述的原因，決定對(duì)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)與故障預(yù)警研究工作。項(xiàng)目特點(diǎn)：1) 該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)設(shè)備的運(yùn)行狀況，隨時(shí)調(diào)用、在線顯示數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)記錄、超限時(shí)給出超限報(bào)警、有很強(qiáng)的抗干擾性。2) 提出復(fù)雜運(yùn)行環(huán)境

24、中試驗(yàn)設(shè)備狀態(tài)控制策略，保證液壓機(jī)構(gòu)可靠運(yùn)行。2.4 項(xiàng)目總體技術(shù)方案系統(tǒng)的總體構(gòu)想：液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)應(yīng)包括硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境三部分，對(duì)軟、硬件與網(wǎng)絡(luò)環(huán)境應(yīng)具有較強(qiáng)的適應(yīng)能力;系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)大小可根據(jù)需求靈活調(diào)整、擴(kuò)充;可接入各種用途的工作站，接入的工作站的數(shù)目應(yīng)基本不受限制。對(duì)硬件系統(tǒng)的要求：在系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)上，要求選用傳輸速度快，抗干擾能力強(qiáng)、性能可靠的產(chǎn)品。設(shè)備數(shù)量應(yīng)考慮系統(tǒng)的擴(kuò)展性。對(duì)軟件系統(tǒng)的要求：系統(tǒng)所采用的應(yīng)用軟件應(yīng)符合 WINDOWS 的視窗標(biāo)準(zhǔn)，確保升級(jí)方便，系統(tǒng)8 / 49開(kāi)放性好，應(yīng)可以任意集成其他廠商提供的軟件模塊，便于功能擴(kuò)展。應(yīng)具有良好的人

25、、機(jī)交互使用環(huán)境，操作、維護(hù)簡(jiǎn)易、方便。對(duì)系統(tǒng)整體性能的要求：1) 適用于 72.5-00kV 的各種類型液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)；2) 系統(tǒng)可采用模塊化設(shè)計(jì)，以便于安裝、調(diào)試、維護(hù)，應(yīng)能保證裝置長(zhǎng)期、可靠、穩(wěn)定運(yùn)行；3) 用先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)，確保采樣精度和采樣密度，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力；4) 有對(duì)所有回路(包括監(jiān)測(cè)回路和保護(hù)回路)的獨(dú)立采樣，既保證正常時(shí)的監(jiān)測(cè)精度，又能保證故障時(shí)的數(shù)據(jù)精度；5) 有完善的自檢體系。能同時(shí)提供芯片供電電壓異常預(yù)警、溫度報(bào)警等功能以保證系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，且裝置本身的故障不影響其它裝置的正常運(yùn)行；6) 有很強(qiáng)的抗干擾能力。裝置應(yīng)能保證系統(tǒng)在惡劣的環(huán)境

26、中能穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。與外部的連接在電氣上都經(jīng)過(guò)隔離，保證外部的干擾不影響裝置的正常運(yùn)行。2.5 擬采集的信號(hào)本文的設(shè)計(jì)目的是實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)時(shí)的狀態(tài)，其中既有溫度參量、壓力參量、電壓參量、電流參量，也有力學(xué)參量等。液壓操動(dòng)機(jī)構(gòu)試驗(yàn)狀態(tài)的在線監(jiān)測(cè)涉與到包括傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、電磁兼容技術(shù)以與信號(hào)的處理技術(shù)等諸多方面。現(xiàn)代檢測(cè)技術(shù)作為傳感測(cè)量技術(shù)與信息處理技術(shù)的結(jié)合，為本課題的設(shè)計(jì)提供了先進(jìn)的理論基礎(chǔ)。現(xiàn)場(chǎng)智能采集監(jiān)測(cè)單元為一個(gè)單片機(jī)監(jiān)測(cè)模塊。斷路器的各種監(jiān)測(cè)信息通過(guò)不同傳感器，送入采集監(jiān)測(cè)單元封裝的各調(diào)制回路進(jìn)行預(yù)處理后，由高速A/D 采樣后經(jīng) CAN 現(xiàn)場(chǎng)總線

27、實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)高速傳輸，上傳給前臺(tái)工控機(jī)。如圖 2-1所示。9 / 49圖 2-1 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)原理圖前工控機(jī)作為高層管理設(shè)備，通過(guò)編程軟件編制的處理控制程序，結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)，完成斷路器監(jiān)測(cè)過(guò)程的監(jiān)視和管理，實(shí)現(xiàn)特性參數(shù)和相關(guān)曲線的計(jì)算，顯示，存儲(chǔ)，查詢和打印等功能。串行通信轉(zhuǎn)換接口，將各采集節(jié)點(diǎn) CAN 總線連接在一起，轉(zhuǎn)換為 RS-232 接口，實(shí)現(xiàn)與前臺(tái)處理機(jī)的通信。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器系統(tǒng)的接受和處理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)送的各路信號(hào)數(shù)據(jù)，并將處理后的數(shù)據(jù)寫(xiě)入集中診斷特征數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)。以便于完成數(shù)據(jù)積累、資源共享，實(shí)現(xiàn)分散監(jiān)控。10 / 49第 3 章 上位機(jī)設(shè)計(jì)要求3.1 軟件環(huán)境本次畢設(shè)用到的軟件是

28、C+builder6.0。Borland C+Builder6.0 基于 C+ 語(yǔ)言的快速應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)（Rapid Application Development，RAD）工具，它是最先進(jìn)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的組件思想和面向?qū)ο蟮母咝дZ(yǔ)言 C+融合的產(chǎn)物。C+Builder 充分利用了已經(jīng)發(fā)展成熟的 Delphi 的可視化組件庫(kù)（Visual Component Library，VCL），吸收了Borland C+ 6.0 這個(gè)優(yōu)秀編譯器的諸多優(yōu)點(diǎn)。C+Builder 結(jié)合了先進(jìn)的基于組件的程序設(shè)計(jì)技術(shù)，成熟的可視化組件庫(kù)和優(yōu)秀編譯器，調(diào)試器。發(fā)展到6.0 版本，C+Builder 已經(jīng)成為一個(gè)非常

29、成熟的可視化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具，功能強(qiáng)大而且效率高。C+Builder 的特色：1) C+builder 是高性能的 C+開(kāi)發(fā)工具；2) C+Builder 是基于 C+的，它具有高速的編譯，連接和執(zhí)行速度。同時(shí)，C+Builder 具有雙編譯器引擎，不僅可以編譯 C/C+程序，還能編譯 Object Pascal 語(yǔ)言程序；3) C+Builder 是優(yōu)秀的可視化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具；4) C+Builder 是一完善的可視化應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)工具，使程序員從繁重的11 / 49代碼編寫(xiě)中解放出來(lái)，使他們能將注意力重點(diǎn)放在程序的設(shè)計(jì)上，而不是簡(jiǎn)單的重復(fù)的勞動(dòng)中。同時(shí)，它提供的完全可視的程序界面開(kāi)發(fā)工具，

30、從而使程序員對(duì)開(kāi)發(fā)工具的學(xué)習(xí)周期大大縮短。 5) C+Builder 具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)功能。+Builder 提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)處理功能，它使的程序員不用寫(xiě)一行代碼就能開(kāi)發(fā)出功能強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用程序，這些主要依賴于 C+Builder 眾多的數(shù)據(jù)庫(kù)感知控件和底層的BDE 數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。C+Builder 除了支持 MicroSoft 的 ADO（Active Data Object）數(shù)據(jù)庫(kù)連接技術(shù)，還提供了一種自己開(kāi)發(fā)的成熟的數(shù)據(jù)庫(kù)連接技術(shù)BDE（Borland Database Engine）數(shù)據(jù)庫(kù)引擎。 6) C+Builder 具有強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)編程能。C+Builder 具有眾多

31、的 Internet應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)控件，如 WebBroker，CppWebBroswer，WinSocks 等，它們基本含蓋了 Internet 應(yīng)用的全部功能，利用它們程序員可以方便地建立自己地Internet 應(yīng)用程序。 執(zhí)行 C+ Builder 光盤上的安裝文件后，依照安裝向?qū)У闹敢?，一步步做完安裝項(xiàng)目的選擇，便可以成功地將 C+ Builder 安裝到計(jì)算機(jī)里；要執(zhí)行C+ Builder，必須選擇開(kāi)始|程序|Borland C+ Builder5|C+ Builder5命令。界面打開(kāi)后如圖 3-1 所示。12 / 49 圖 3-1 C+Builder 軟件界面下面對(duì)各板進(jìn)行說(shuō)明：1)

32、如圖 3-1 中的最上方是菜單與工具欄，用來(lái)執(zhí)行相關(guān)的功能；2) Form1 為組件面板：設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)所需要的可視化對(duì)象與功能性組件的集中擺放處。當(dāng)設(shè)計(jì)窗體或是功能時(shí)，一定會(huì)需要各式各樣的由 Borland 或是其他的第三方廠商所制作的對(duì)象，這些被用來(lái)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的對(duì)象稱為 VCL 組件。通過(guò)對(duì)這些組件的運(yùn)作，就可以輕松的設(shè)計(jì)所需要的窗體或功能。添加多個(gè)組建后，組件面板中的組件就會(huì)多起來(lái)，可以在組件面板中單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇 Properties 命令，在打開(kāi)的 Palette Properties 對(duì)話框中查看 C+ Builder 中可以使用的組件。3) 對(duì)象查看器（Object

33、 Inspector）：每個(gè)組件被使用到系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，都或多或少需要改變一些特性，這些特性就是組件的屬性，通過(guò)對(duì)屬性的不同設(shè)置，同一個(gè)組件在不同的程序中也可能展現(xiàn)不同的外觀。組件屬性通常相當(dāng)多，一般的常用屬性可以由字面上與該組件的功能得到一些大概的了解，所有的屬性要了解的話就要由在線說(shuō)明來(lái)查看才比較能夠知道。屬性的指定有時(shí)只是一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)值指定，有的則可能引出另一個(gè)對(duì)話框，讓用戶進(jìn)行更多的詳細(xì)設(shè)置。除了一般的屬性設(shè)置之外，還有 Events 選項(xiàng)卡，其中是讓用戶選擇所需要執(zhí)行的事件程序，一般的設(shè)計(jì)上，直接在此事件名稱右邊雙擊鼠標(biāo)即可讓 C+ Builder 自動(dòng)創(chuàng)建事件程序的框架，若程序類似者還

34、可以共用同一個(gè)事件程序，相當(dāng)方便。4) 程序設(shè)計(jì)區(qū)：這個(gè)部分是真正寫(xiě)入程序代碼的地方，不管界面設(shè)計(jì)的如何，最終總是要在這個(gè)地方將系統(tǒng)要執(zhí)行的步驟寫(xiě)入。程序代碼的編寫(xiě)并不是類似一流程圖般從頭寫(xiě)到尾，從第一個(gè)開(kāi)始，直到最后一個(gè)結(jié)束；而是針對(duì)某一個(gè)對(duì)象的某一個(gè)事件發(fā)生時(shí)，該對(duì)象應(yīng)該要有什么樣的響應(yīng)或行為來(lái)寫(xiě)程序代碼。程序代碼的編寫(xiě)方式完全采用事件驅(qū)動(dòng)的方式，一旦該事件引發(fā)后便執(zhí)行此段預(yù)先寫(xiě)入的程序代碼，當(dāng)此段代碼執(zhí)行完畢后，系統(tǒng)就處于閑置狀態(tài)。例如一個(gè)按鈕被按下了，也許在這個(gè)按下的動(dòng)作的事件里預(yù)先編寫(xiě)了一個(gè)啟動(dòng)聲卡播放一段音樂(lè)的程序，當(dāng)這段程序被執(zhí)行完畢，除了原本就安排的固定動(dòng)作外（如定時(shí)器的固定循

35、環(huán)動(dòng)作） ，系統(tǒng)便不再執(zhí)行其他的程序了。設(shè)計(jì)的樣子13 / 49如圖 3-2 所示。2圖 3-2 程序設(shè)計(jì)區(qū)5) C+ Builder6.0 的環(huán)境模式分成 3 種環(huán)境模式：設(shè)計(jì)模式、運(yùn)行模式與中斷模式，如圖 3-3 所示。 設(shè)計(jì)模式：設(shè)計(jì)界面，編寫(xiě)程序代碼時(shí)所處的環(huán)境成為設(shè)計(jì)模式，這很類似于在 S 開(kāi)發(fā)程序時(shí)的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，設(shè)計(jì)這想法均是在此環(huán)境中先形成。運(yùn)行模式：當(dāng)程序開(kāi)發(fā)到一個(gè)階段后，就可以進(jìn)入運(yùn)行模式測(cè)試一下運(yùn)行的結(jié)果，此模式下的結(jié)果一般會(huì)與編譯成為可執(zhí)行文件后運(yùn)行的結(jié)果一樣（部分 API 例外） ，C+ Builder 運(yùn)行模式下所執(zhí)行的程序代碼是先編譯成可執(zhí)行文件而后直接以該可執(zhí)行

36、文件來(lái)運(yùn)行，因此速度較快。中斷模式：此模式則是當(dāng)設(shè)計(jì)者在程序中設(shè)下斷點(diǎn)，而執(zhí)行的過(guò)程中遇到此行時(shí)，程序即在此中止，等待設(shè)計(jì)者的下一步指令，設(shè)計(jì)者可以繼續(xù)執(zhí)行、單步執(zhí)行、跨函數(shù)執(zhí)行或進(jìn)行斷點(diǎn)前的變量運(yùn)算。設(shè)置斷點(diǎn)最方便的方式就是在程序編譯環(huán)境下，光標(biāo)移至該行程序，然后，按下 F5 鍵，即可使光標(biāo)所聽(tīng)的該行成為一個(gè)斷點(diǎn)；若該行程序代碼原來(lái)為終端所在的位置，則此 F5 鍵的按鍵動(dòng)作將使得此斷點(diǎn)取消。14 / 49 圖 3-3 C+ Builder 環(huán)境模式3.2 溫度模塊設(shè)計(jì)目標(biāo)在本多點(diǎn)測(cè)溫技術(shù)中，下位機(jī)采用的是 DS18B20 數(shù)字溫度傳感器和 89C51單片機(jī)，整個(gè)系統(tǒng)硬件簡(jiǎn)單、可靠，系統(tǒng)成本低

37、，易于維護(hù)。而本文所要做的上位機(jī)的功能是實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)溫度測(cè)量的溫度顯示，既要對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，也要將其顯示在上位機(jī)溫度變化曲線上，以便于觀察溫度變化情況。這一模塊是上位機(jī)的最終目的。由于是多點(diǎn)溫度采集，在這一模塊中，我設(shè)置了六個(gè)節(jié)點(diǎn)，為了方便區(qū)分是哪個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度都由不同顏色的曲線來(lái)繪圖。并在下面標(biāo)明哪種顏色代表哪個(gè)節(jié)點(diǎn)的溫度。3.3 串口模塊設(shè)計(jì)目標(biāo)上位機(jī)本身并不具備測(cè)溫的功能，它只是對(duì)采集來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示，因此就需要從下位機(jī)處接收到這些數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)上位機(jī)與下位機(jī)之間要進(jìn)行相互通信，本次選用的是串口通信，串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用的設(shè)備通信15 / 49協(xié)議。串口同時(shí)也是

38、儀器儀表設(shè)備通用的通信協(xié)議。串口通信是指外設(shè)和計(jì)算機(jī)之間，通過(guò)數(shù)據(jù)信號(hào)線、地線、控制線等，按位進(jìn)行傳輸數(shù)據(jù)的一種通訊方式。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)較少，在遠(yuǎn)距離通信中，可以節(jié)約通信成本，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)，盡管比按字節(jié)（byte）發(fā)送的并行通信慢，但是由于串口通信是異步的，端口能夠在使用一根線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)使用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡(jiǎn)單，并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。串口通訊原理如圖 3-4 所示。 圖 3-4 串行通信原理本設(shè)計(jì)中，需要在 C+Builder 平臺(tái)上，設(shè)計(jì)串行通訊，并調(diào)試成功，以接收主控機(jī)發(fā)送的溫度、時(shí)間、節(jié)點(diǎn)信息等數(shù)據(jù)，從而方便曲線顯示的調(diào)用。3.4 數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)目標(biāo)上

39、位機(jī)從外設(shè)接收數(shù)據(jù)，這就需要將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分，并有序顯示在數(shù)據(jù)表里，同時(shí)，上位機(jī)可從表中調(diào)用數(shù)據(jù)信息并顯示在上位機(jī)監(jiān)控畫(huà)面中，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。數(shù)據(jù)到達(dá)串口后，將數(shù)據(jù)處理成（A,B）C*格式,其中 ABC 均為數(shù)據(jù)，A 代表溫度，B 代表時(shí)間，而 C*表示結(jié)點(diǎn)。這樣系統(tǒng)就能識(shí)別出每組數(shù)據(jù)中的三個(gè)數(shù)據(jù)都代表什么。3.5 輔助功能設(shè)計(jì)上位機(jī)的功能主要有兩大模塊，但為了上位機(jī)整體效果看起來(lái)更直觀一些，能讓使用者用起來(lái)方便，并且還可以看到一些其它信息，我在設(shè)計(jì)時(shí)加入了一些輔助功能。16 / 49COM 口結(jié)點(diǎn)指示燈的設(shè)計(jì)：在串行通信調(diào)試時(shí)用到指示燈，在不同狀態(tài)時(shí)，顯示燈會(huì)顯示出不同的顏色，這樣看起來(lái)更效

40、果更明顯。各節(jié)點(diǎn)指示燈的設(shè)計(jì)：打開(kāi)某個(gè)結(jié)點(diǎn)時(shí)，這個(gè)結(jié)點(diǎn)上的指示燈顏色就會(huì)變綠。日期顯示的設(shè)計(jì)：在界面上放置日期顯示組件，更方便使用者查看日期，這個(gè)組件有個(gè)下拉菜單，點(diǎn)開(kāi)下拉菜單，會(huì)顯示出日歷的格式，也方便查看以前的日期。波特率的設(shè)計(jì)：界面上還放職了顯示波特率的模塊，方便使用者清楚串口運(yùn)行時(shí)的通信速度。溫度設(shè)置：由于季節(jié)不同，高壓斷路器的最適溫度有所不同，而對(duì)溫度差值也有一定的圍，該設(shè)計(jì)能夠在系統(tǒng)上顯示出當(dāng)下的最適溫度以與溫度差值。執(zhí)行/ /退出等功能鍵：在系統(tǒng)上放置一個(gè)退出按鈕，用于整個(gè)系統(tǒng)的退出。第 4 章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)4.1 上位機(jī)總體規(guī)劃在 C+builder6.0 軟件環(huán)境中，設(shè)計(jì)溫度

41、監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)主界面，上位機(jī)所要實(shí)現(xiàn)的主要功能包括：通過(guò)主界面可以選擇用哪個(gè)端口進(jìn)行串口通訊，導(dǎo)入采集來(lái)的溫度數(shù)據(jù)，并在二維坐標(biāo)上顯示設(shè)備的溫度 時(shí)間曲線等。設(shè)計(jì)思路：考慮到界面外觀問(wèn)題，需要用到兩個(gè) Panel 控件，一個(gè)的Anchors 屬性設(shè)置成左，另一個(gè)的 Anchors 屬性設(shè)置成右，就會(huì)將整個(gè)界面分成兩個(gè)模塊，一個(gè)是曲線顯示模塊，另一個(gè)是串口調(diào)試模塊，這樣一來(lái)，一旦執(zhí)行程序，則各個(gè)模塊就會(huì)充滿整個(gè)上位機(jī)界面，而不會(huì)出現(xiàn)所有模塊集中到17 / 49一處的情況。而為了讓上位機(jī)界面充滿整個(gè)計(jì)算機(jī)界面，則在 Form1 的FormCreate 中添加如下指令：void _fastcall

42、 TForm1:FormCreate(TObject *Sender)Form1-Position=poScreenCenter; Form1-Height=768; Form1-Width=1366;/*全屏指令*/這樣一來(lái)，上位機(jī)界面的分辨率與計(jì)算機(jī)的就一樣了。 （Height 與 Width的數(shù)值因個(gè)人計(jì)算機(jī)不同而有所不同，只需將其設(shè)置成與所用計(jì)算機(jī)一樣的分辨率即可）軟件使用方法：運(yùn)行軟件，打開(kāi)該界面后，選擇通訊簿旁邊有一個(gè)指示燈，指示燈原本為灰色，點(diǎn)擊開(kāi)始通訊按鈕，若指示燈變?yōu)榫G色，則說(shuō)明通訊端口打開(kāi)，計(jì)算機(jī)串口可以進(jìn)行正常通訊，接收下位機(jī)采集來(lái)的溫度數(shù)據(jù)，并且，這些數(shù)據(jù)將會(huì)顯示在數(shù)據(jù)

43、表里點(diǎn)擊結(jié)束通訊時(shí)，指示燈又會(huì)變?yōu)榧t色。在溫度顯示曲線這一模塊中，只要點(diǎn)擊打開(kāi)按鈕，系統(tǒng)就會(huì)開(kāi)始繪制曲線，將采集來(lái)的溫度數(shù)據(jù)顯示在溫度時(shí)間曲線 Curves 上，并且系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)出這組數(shù)據(jù)的溫度差值。當(dāng)要退出系統(tǒng)時(shí)，只需點(diǎn)擊右上角的退出按鈕即可。4.2 串口設(shè)計(jì)4.2.1 RS-232 概述通信的主要目的是將數(shù)據(jù)從一端傳送到另一端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換，從人與人之間的對(duì)話，計(jì)算機(jī)與設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換，計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳送，乃至于廣播或衛(wèi)星信號(hào)的傳送，全都屬于通信疇。一個(gè)完整的通信系統(tǒng)包括發(fā)送端、接收端、轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)的接口以與傳送數(shù)據(jù)的實(shí)際信道或媒體。隨著個(gè)人計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，個(gè)人計(jì)算機(jī)成為信息

44、傳輸?shù)牧己霉ぞ撸瑪?shù)臺(tái)計(jì)算機(jī)可以連接成一個(gè)速度很快的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。互相交換數(shù)據(jù)。傳輸設(shè)備與媒體的快速發(fā)展，成本的大幅度下降，也使得距離越來(lái)越不是問(wèn)題，因此以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)發(fā)展出相當(dāng)多的通信方法。18 / 49常用的串行通信有兩種，并且串行通信端口（Serial Communication Port）在系統(tǒng)控制的疇中一直占據(jù)著極其重要的地位，它不僅沒(méi)有因?yàn)闀r(shí)代的進(jìn)步而遭淘汰，反而在規(guī)格上越來(lái)越完善，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛?，F(xiàn)在，串行端口（RS-232）是計(jì)算機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)配置，常用于連接調(diào)制解調(diào)器來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。當(dāng)然，它的重要性還不止如此。以下將對(duì)通信端口進(jìn)行深入的介紹。RS-232 的通信端口是每臺(tái)計(jì)算機(jī)上的必要配

45、備，通常含有 COM1 與 COM2 兩個(gè)端口。一般的計(jì)算機(jī)將 COM1 以 9 引腳的接頭接出，而以 25 引腳的接頭將COM2 接出。新一代計(jì)算機(jī)均以 9 引腳的接頭接出所有的 RS-232 通信端口。在計(jì)算機(jī)上的 RS-232 均是公頭，這點(diǎn)是不會(huì)改變的。通常與計(jì)算機(jī)連接的設(shè)備，最簡(jiǎn)單的通信接口就是 RS-232，不僅實(shí)際操作簡(jiǎn)單，而且價(jià)格上也便宜很多。另外，在工業(yè)應(yīng)用的場(chǎng)合中，工業(yè)計(jì)算機(jī)的使用比一般計(jì)算機(jī)普遍。圖 4-1 是RS-232 標(biāo)準(zhǔn)接頭。8圖 4-1 RS-232 標(biāo)準(zhǔn)接頭RS-232 各針腳標(biāo)號(hào)如圖 4-2 所示。圖 4-2 RS-232 串口針腳標(biāo)號(hào) RS-232 各針腳

46、功能如下表 4-1 所示。 表 4-1 RS-232 各針腳功能針腳 信號(hào) 定義 作用 19 / 491 DCD 載波檢測(cè) Received Line Signal Detector(Data Carrier Detect)2RXD 接收數(shù)據(jù) Received Data3TXD 發(fā)送數(shù)據(jù) Transmit Data4DTR 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 Data Terminal Ready5 SGND 信號(hào)地 Signal Ground6 DSR 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好 Data Set Ready7 RTS 請(qǐng)求發(fā)送 Request To Send8CTS 清除發(fā)送 Clear To Send 9 RI 振鈴提示

47、Ring Indicator4.2.2 所用組件介紹RadioGroup 是一個(gè)單選組框，位于standard組件的頁(yè)面上。這種組件的特點(diǎn)是能使數(shù)個(gè)單選按鈕成為一組，同組的單選按鈕之間具有互斥性，只能選一個(gè)。單選組框組件的主要屬性為：1) Colums 屬性：用來(lái)獲得或設(shè)置單選分組框的列數(shù)，它的取值圍為116，默認(rèn)值為 1。即如果為 1，則是一列（如圖 4-3a）,如果是 2，則是兩列（如圖 4-3b） 。圖 4-3a 組件外觀 1 圖 4-3b 組件外觀 2 2) Itemlndex 屬性：用來(lái)獲得被選擇項(xiàng)的索引，默認(rèn)值為-1，表示沒(méi)有選項(xiàng)被選中，索引為 0 的時(shí)候表示第一項(xiàng)被選中，其他的以

48、此類推。Itemlndex是設(shè)計(jì)時(shí)使用的，運(yùn)行時(shí)由用戶的選擇而自動(dòng)改變它的值。3) Items 屬性：用來(lái)列出單選分組框的各個(gè)單選按鈕。它含有一個(gè)Strings 對(duì)象，用來(lái)設(shè)置各個(gè)單選按鈕標(biāo)題。設(shè)計(jì)期間可以點(diǎn)擊 Object Inspector 窗口中 Items 屬性右端的按鈕來(lái)對(duì)其進(jìn)行編輯。Memo 組件是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 Windows 多行編輯組件?？梢杂脕?lái)輸入與顯示數(shù)據(jù)，雖然 Edit 組件也有此功能，但它只能進(jìn)行單行輸入，而 Memo 組件則可以多行20 / 49輸入，它主要用于輸入備注型的字符串，但它不能進(jìn)行文字格式的設(shè)置。在需要多行輸入的情況下，使用 Memo 組件是比較合適的選擇除

49、此之外，ScrollBar的使用，也使得 Memo 組件中的數(shù)據(jù)具有容易查看的效果。此組件在組件面板中的位置與外觀如圖 4-4 所示。 圖 4-4 memo 組件外觀1) Lines 屬性：可以訪問(wèn)多行文本中的每一行。2) ScrollBars：此屬性用于設(shè)置是否要加上滾動(dòng)條。本屬性設(shè)定了以下 4個(gè)用戶可選值：ssNone不加滾動(dòng)條；ssHorizontal加上水平滾動(dòng)條；ssVertical加上垂直滾動(dòng)條；ssBboth水平和垂直滾動(dòng)條都加上。3) WantReturn：用于解決按下“enter”鍵適用于換行還是作用于按鈕WantTabs 每按一次 Tab 鍵，將使光標(biāo)在多行文本編輯器中移動(dòng)

50、一個(gè)制表位WordWrap，當(dāng)輸入文字到了多行文本編輯器的右邊界時(shí)，文字自動(dòng)換行。即當(dāng)此屬性設(shè)為 True，按下“Enter”鍵就是換行。如果設(shè)為 False，按下“Enter”鍵就不是換行，而是作用與按鈕，這時(shí)候要換行必須按“Ctrl+Enter”組合鍵。4) WantTabs 屬性：如果 WantTabs 屬性設(shè)為 True，每按一次“Tab”鍵，將使光標(biāo)在多行文本編輯器中移動(dòng)一個(gè)制表位。如果該屬性設(shè)置為 False，按下“Tab”鍵使輸入焦點(diǎn)在同一個(gè) Form 的組件之間依次切換，這時(shí)候，要在多行文本編輯器中移動(dòng)一個(gè)制表位，必須按“Ctrl+Tab”組合鍵。5) WordWrap 屬性：

51、如果此屬性設(shè)置為 True，當(dāng)輸入的文字到了多行文本編輯器的右邊界時(shí)，文字自動(dòng)換行。當(dāng)編輯器的水平尺寸改變時(shí)，編輯器中的文字也將自動(dòng)調(diào)整。6) 常用屬性如下表 4-3 所示。表 4-3 memo 常用屬性常用屬性 說(shuō)明 Name 對(duì)象名稱，對(duì)象擺放完成后給予，是第一個(gè)必要設(shè)置的屬性 Font 決定字體、顏色、大小21 / 49 Text 決定文本框的容ScrollBar 決定此組件要出現(xiàn)與使用的滾動(dòng)條使用 Text 屬性，就可以設(shè)置或讀取 Memo 的容，使用 Lines 屬性亦可。 Label 組件是專門用來(lái)顯示文字和數(shù)字的組件。它通常配合其他的對(duì)象一起使用，并提供其他對(duì)象的簡(jiǎn)要說(shuō)明和標(biāo)注。

52、由于通常被用來(lái)做標(biāo)注，事件的使用就不會(huì)太頻繁。在組件面板中的位置與外觀如圖 4-5 所示。 圖4-5 Lable 外觀常用屬性設(shè)置如表 4-4 所示。 表 4-4 Lable 屬性常用屬性 說(shuō)明 Name 對(duì)象名稱，對(duì)象擺放完成后給予，是第一個(gè)必要設(shè)置的屬性Caption 標(biāo)簽的標(biāo)題 Font 顯示字體的設(shè)置4.2.3 串行通信的實(shí)現(xiàn)在 Windows 環(huán)境下，利用 C+ Builder 實(shí)現(xiàn)串口通信主要有兩種編程方法：一種是使用 ActiveX 控件，另一種是使用 Windows 的 API 函數(shù)。下面將分別介紹這兩種方式。ActiveX 控件：使用 ActiveX 控件可快速實(shí)現(xiàn)小型的組件

53、重用、代碼共享。通過(guò)使用 ActiveX 控件，可以很快的在網(wǎng)址、臺(tái)式應(yīng)用程序、以與開(kāi)發(fā)工具中加入特殊的功能。開(kāi)發(fā)控件可以使用各種編程語(yǔ)言，如 C，C+。它可以跟支持ActiveX 控件的任何主機(jī)應(yīng)用程序函數(shù)結(jié)合并擴(kuò)展函數(shù)的功能，例如C+Builder、Delphi、Visual Basic、InternetExplorer 和 Netscape Navigator 等。ActiveX 實(shí)現(xiàn)一組特定的允許這種集成的接口。21例如，C+Builder 跟幾種 ActiveX 控件結(jié)合在一起，包括圖表、電子表格和圖片控件等。用戶可以把這些控件添加到 IDE 中的組件欄中，然后就可以像使用標(biāo)準(zhǔn)的 V

54、CL 組件一樣使用它們，把他們拖放到窗體上并使用 Object 22 / 49Inspector 設(shè)置它們的屬性。ActiveX 控件也可以在網(wǎng)上發(fā)布，并可以被 HTML 文件引用和在支持ActiveX 的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器中顯示。C+Builder 提供的向?qū)Э梢詣?chuàng)建兩種類型的 ActiveX 控件。1) 捆綁 VCL 類庫(kù)的 ActiveX 控件通過(guò)綁定 VCL 類，用戶可以把存在的組件轉(zhuǎn)化為 ActiveX 控件；或者創(chuàng)建一個(gè)新控件，并在本地對(duì)它們進(jìn)行測(cè)試，然后把它們轉(zhuǎn)化成 ActiveX 控件。ActiveX 控件總是被嵌在大型的主機(jī)應(yīng)用程序。2) ActiveFormActiveForm 允

55、許用戶使用窗體編輯器來(lái)創(chuàng)建一個(gè)非常精致的窗體，它的行為就像一個(gè)對(duì)話框或一個(gè)完整的應(yīng)用程序。開(kāi)發(fā)一個(gè)完整的 Active 窗體跟開(kāi)發(fā)一個(gè) C+Builder 應(yīng)用程序一樣。Active 窗體通常要在網(wǎng)上發(fā)布。ActiveX 控件有較強(qiáng)的功能且簡(jiǎn)單易用，但靈活性較差，而且這種方法經(jīng)常發(fā)生數(shù)據(jù)丟失的情況，不能滿足實(shí)時(shí)系統(tǒng)的需求。并且也存在被人利用的隱患，網(wǎng)頁(yè)中的惡意代碼往往就是利用這些控件編寫(xiě)的小程序，只要打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)就會(huì)被運(yùn)行。所以要避免惡意網(wǎng)頁(yè)的攻擊只有禁止這些惡意代碼的運(yùn)行。API 函數(shù)：API 是 Application Programming Interface 的縮寫(xiě)，也就是應(yīng)用程序調(diào)用系統(tǒng)

56、功能的接口。它是一套用來(lái)控制 Windows 的各個(gè)部件(從桌面的外觀到為一個(gè)新進(jìn)程分配的存)的外觀和行為的一套預(yù)先定義的 Windows 函數(shù)。用戶的每個(gè)動(dòng)作都會(huì)引發(fā)一個(gè)或幾個(gè)函數(shù)的運(yùn)行以告訴 Windows 發(fā)生了什么。這在某種程度上很象 Windows 的天然代碼，其他的語(yǔ)言只是提供一種能自動(dòng)而且更容易的訪問(wèn) API 的方法。WindowsAPI 主要包括系統(tǒng)定義的函數(shù)、消息與與之相關(guān)的數(shù)據(jù)類型。這些函數(shù)可以為程序設(shè)計(jì)人員提供相當(dāng)多的執(zhí)行功能。就連操作系統(tǒng)本身也是由這些 API 函數(shù)所組成。它還可以搭建出各種界面豐富，功能靈活的應(yīng)用程序。不管是哪種快速開(kāi)發(fā)工具，最后都會(huì)調(diào)用到 API，由

57、 API執(zhí)行操作。實(shí)際上如果我們要開(kāi)發(fā)出更靈活、更實(shí)用、更具效率的應(yīng)用程序，必然要涉與到直接使用 API 函數(shù)，雖然類庫(kù)和控件使應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)單的多，但它們只提供 WINDOWS 的一般功能，對(duì)于比較復(fù)雜和特殊的功能來(lái)說(shuō)，使用類庫(kù)和控件是非常難以實(shí)現(xiàn)的，這時(shí)就需要采用 API 函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這也是 API 函23 / 49數(shù)使用的場(chǎng)合。對(duì)于 API 的聲明，該函數(shù)包含在位于系統(tǒng)目錄下的 DLL 文件中，可以自己輸入 API 函數(shù)的聲明,要想在你的工程中聲明 API 函數(shù)，只需運(yùn)行 API Text Viewer,打開(kāi) Win32api.txt(或.MDB 如果已經(jīng)把它轉(zhuǎn)換成了數(shù)據(jù)庫(kù)的話,這樣可

58、以加快速度)，選擇“聲明” ，找到所需函數(shù)，點(diǎn)擊“添加(Add)”并“復(fù)制(Copy)” ，然后粘貼到工程里。使用預(yù)定義的常量和類型也是同樣的方法。由于C+ Builder 已經(jīng)將 Win32 API 聲明進(jìn)去了，因此在 C+ Builder 里面使用 API時(shí)只要直接引用即可。這種方法雖然要復(fù)雜一些，但使用 API 函數(shù)，既能保證數(shù)據(jù)的完整，又可以讓我們清楚地掌握串口通信的機(jī)制，熟悉各種配置和自有靈活采用不同的流控進(jìn)行串口通信。19綜合這兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)考慮，本次畢設(shè)最終選擇通過(guò)調(diào)用 API 函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)串口通信的問(wèn)題。API 函數(shù)中與串行通信相關(guān)的函數(shù)約有十七個(gè)，但常用的函數(shù)只有以下幾個(gè)。1

59、) CreatFile：用創(chuàng)建文件函數(shù)打開(kāi)通信端口；2) CloseHandle：關(guān)閉通信端口；3) GetCommState：獲得計(jì)算機(jī)串行端口的設(shè)置參數(shù)；4) SetCommState：設(shè)置計(jì)算機(jī)串行端口的參數(shù)；5)WriteFile：用寫(xiě)文件函數(shù)將數(shù)據(jù)由串行端口送出；6) ReadFile：用讀文件函數(shù)獲取送到串行端口的數(shù)據(jù)； 7) ClearCommError：清除串行端口的錯(cuò)誤，并取得信息；8) PurgeComm：清除串行端口上的緩沖區(qū)；實(shí)現(xiàn)過(guò)程：在 Win32 下，對(duì)串口的操作就如同對(duì)文件一樣打開(kāi)或關(guān)閉，對(duì)串行數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)可在用戶定義的讀寫(xiě)緩沖區(qū)中進(jìn)行，具體過(guò)程參見(jiàn)圖 4-6 所示

60、。24 / 49開(kāi)始 用CreatFile打開(kāi)通信端口設(shè)置通信參數(shù)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)繼續(xù)？顯示打開(kāi)失敗用CloseHandle關(guān)閉通信端口結(jié)束 是是否否否否是是打開(kāi)成功否圖 4-6 串口流程圖1) 打開(kāi)串口通信。串行通信前，要調(diào)用 CreatFile（）函數(shù)打開(kāi)串行端口，當(dāng)通信端口成功打開(kāi)后，就返回一個(gè)串口句柄（Handle） ，以后只要使用這個(gè)句柄就可以對(duì)通信端口操作。然后進(jìn)行串口配置，在打開(kāi)通信設(shè)備句柄后，通常要對(duì)串口進(jìn)行初始化工作，即配置參數(shù)如波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)、奇偶校驗(yàn)以與握手協(xié)議等。配置串口通過(guò)改變數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)備控制塊 DCB（Device Control Block）來(lái)實(shí)現(xiàn)。只要