基于無線通信vb液體混合控制系統(tǒng)設(shè)計

1、網(wǎng)絡(luò)化測控課程設(shè)計 1基礎(chǔ)知識1.1 牛頓模塊的概述 牛頓-7000是遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集模塊，提供了A/D,D/A,DI/DO,Timer/Counter(定時器、計數(shù)器)以及 其它一些便攜功能模塊，賺為工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集與控制而設(shè)計。它內(nèi)置微處理器、存儲器各種I/O電路、RS-485通信接口及實時監(jiān)控軟件。這些模塊可以用特定指令集通過RS-485網(wǎng)絡(luò)控制遠(yuǎn)端模塊和可編程序控制器（PLC）一樣，是目前實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化測控系統(tǒng)的主要設(shè)備。牛頓-7000系列產(chǎn)品是通過傳感器到計算機(jī)的便攜式接口模塊，模塊外殼為工業(yè)級塑料，內(nèi)涂靜電涂層，增強(qiáng)抗電磁干擾性，模塊可以獨立提供智能信號調(diào)理、模擬量I/O、數(shù)字量I/O、脈

2、沖、熱電偶、熱電阻、數(shù)據(jù)顯示、RS-485通信能力，所有模塊通過RS-485網(wǎng)絡(luò)與上位機(jī)通信，實現(xiàn)數(shù)據(jù)才上傳與控制信號下傳。1.2 牛頓-7000系列模塊的特點1）產(chǎn)品規(guī)格齊全，有60多種型號可以供選擇沒滿足各種現(xiàn)場信號的處理。2）模擬量I/O模塊在存取多種類型及多種范圍模擬量輸入方面具有顯著的優(yōu)點。3）靈活的網(wǎng)絡(luò)配置。牛頓-7000系列模塊僅需兩根導(dǎo)線就課通過多點式的RS-485網(wǎng)絡(luò)與控制主機(jī)相互通信。4）大部分I/O模塊帶有3000V隔離功能，課電熱插拔。5）RS-485通信波特率為：1200bit/s,2400bit/s,4800bit/s,9600bit/s,19200bit/s,38

3、400bit/s, 57600bit/s,115200bit/s. 6）供電電源為DC+1030V；電源具有反向保護(hù)，過壓保護(hù)。 7）抗干擾方面，內(nèi)置雙看門狗，用戶可定義加電初值和安全值。 8）使用環(huán)境：溫度為-100；貯存溫度：-2580；相對濕度為5%95%，無凝露。本實驗使用的牛頓模塊是無線收發(fā)模SST900EXT、單路模擬量輸入模塊7012,數(shù)字量模塊7044、模擬量輸出模塊7021。 2系統(tǒng)設(shè)計2.1設(shè)計原理 牛頓模塊采用的是多址RS485總線，它需要 HYPERLINK /view/554441.htm t _blank 上位機(jī)提供RS485通訊鏈路。上位PC機(jī)實現(xiàn)RS485的方式

4、不一樣，主要有：RS232/RS485將RS232轉(zhuǎn)換成RS485，RS485接口卡，USB/RS485將USB轉(zhuǎn)換成RS485。無論是哪一種轉(zhuǎn)換，都有相應(yīng)的牛頓模塊可供選擇，無需用戶自行開發(fā)。借助于RS232-TCP/ HYPERLINK /view/7248680.htm t _blank IP轉(zhuǎn)換器，全部牛頓模塊可以本地組網(wǎng)后接至企業(yè)局域網(wǎng)LAN內(nèi)，實現(xiàn)不同廠區(qū)、車間內(nèi)的自動控制與信息采集。本實驗以實驗箱重量輸出為模擬量，牛頓模塊7012采集數(shù)據(jù)，再將數(shù)據(jù)經(jīng)無線模塊傳給上位機(jī)上位機(jī)顯示，在上位機(jī)上設(shè)置各種液體的配比經(jīng)數(shù)字量模塊7044傳給試驗箱，通過試驗箱上指示燈的亮滅來判斷那種液體注入

5、，實驗箱的每個動作信息都可以通過牛頓模塊采集并將所采集的信息傳給上位機(jī)，實現(xiàn)可視化的控制。2.2設(shè)計方案 將三種液體總量設(shè)為90kg，比例分別設(shè)計為30%，30%，40%，在按比例進(jìn)料時，液體1進(jìn)時燈DO0亮 ，當(dāng)液體的重量超過27kg時，液體2開始進(jìn)入且燈DO1亮 ，當(dāng)液體的重量達(dá)到54kg時，液體3開始進(jìn)入并且燈DO2亮 ，最后當(dāng)液體的重量達(dá)到90kg時，開始進(jìn)行攪拌，同時燈DO3亮，等5秒之后，攪拌完成，液體進(jìn)行排放，同時燈DO4亮 。在進(jìn)液體3時設(shè)置一個誤差限，當(dāng)進(jìn)料總量超過該限制后即該混合液為廢液，在進(jìn)液體3時設(shè)置一個誤差限，當(dāng)進(jìn)料總量超過該限制后即該混合液為廢液，上位機(jī)界面會提醒超

6、過設(shè)定值，停止注入。隨后進(jìn)行攪拌，到達(dá)攪拌時間后即刻停止攪拌轉(zhuǎn)而進(jìn)行排放。2.3 設(shè)計流程圖開始開始液體液體1進(jìn)料時等DO0亮液體是否達(dá)到27kg？液體是否達(dá)到27kg？液體液體2進(jìn)料時等DO1亮液體是否達(dá)到液體是否達(dá)到54kg液體液體3進(jìn)料時等DO2亮重量是否超過90kg？重量是否超過90kg？攪拌，燈攪拌，燈D03亮是否到達(dá)是否到達(dá)5秒？液體進(jìn)行排放，停止液體進(jìn)行排放，停止結(jié)束結(jié)束 圖2.1 運行流程圖3硬件設(shè)計3.1試驗箱介紹實驗箱如圖3.1，針對三個網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)平臺，可以進(jìn)行工業(yè)過程控制中的液體混合控制模擬試驗，以便了解配料控制的一般方法。 圖3.1 液體和混合控制試驗箱3.2 牛頓工

7、控模塊搭建本實驗系統(tǒng)由牛頓工控模塊構(gòu)成，實物見圖3.2所示。 圖3.2 無線控制網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)系統(tǒng)原理圖見圖所示。VBVB無線模塊27044 COM實驗箱 RS232無線模塊 SST900EXT SST900EXT70217012圖3.3 無線通信控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)原理圖系統(tǒng)各部件說明如下：SST900EXT: 無線接收/發(fā)送模塊，232/485接口；速率最高19.2Kbps；距離200米，加放大天線可達(dá)1km.本實驗系統(tǒng)速率設(shè)為9.6Kbps。7044：數(shù)字量模塊，4DI（開關(guān)量）/8DO（OC門）；485接口；地址設(shè)為1。7012： 模擬量輸入模塊，16位隔離；485接口；地址設(shè)為2；電壓輸入01

8、0V對應(yīng)032767。7021：模擬量輸出模塊，12位隔離；485接口；地址設(shè)為3；電壓輸出：04095對應(yīng)010V。VB：上位機(jī)編程軟件。3.3 液體混合控制原理圖 圖3.4 液體混合控制原理圖3.4實驗連線圖 圖3.5 系統(tǒng)控制電路圖圖3.6 液體混合控制電路圖4 軟件設(shè)計4.1 VB簡介 VB是Visual Basic的縮寫，VB是Microsft公司為開發(fā)Windows應(yīng)用程序而退出的一種可視化的快速編程工具，他以簡單易學(xué)、語法簡潔、功能強(qiáng)大的特點而深受用戶的青睞。VB從VB1.0版到VB4.0版，都只有英文版，而vb5.0、v/6.0版都有中文版。每種語言的版本是包含學(xué)習(xí)版、專業(yè)版和

9、企業(yè)版。VB的特點1 可視化的程序設(shè)計方法2 面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計思想3 事件驅(qū)動的編程機(jī)制4 結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言5 高度的可擴(kuò)充性 1）支持第三方軟件商為其開發(fā)的可視化控件對象 2）支持訪問動態(tài)鏈接庫（DDL,Dynamic Link Library） 3）支持訪問應(yīng)用程序接口（API，Application Ierface）6 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)庫訪問能力7 支持動態(tài)數(shù)據(jù)交換8 支持對象鏈接與嵌入面向?qū)ο笫荲B設(shè)計的核心。 所有的BL2000系列模塊可以使用恰當(dāng)?shù)妮o助硬件通過以太網(wǎng)/互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行編程和調(diào)試。帶有10Base-T以太網(wǎng)接口的系統(tǒng)可以直接通過局域網(wǎng)或互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制和監(jiān)視，能夠?qū)h(yuǎn)端設(shè)備開放

10、接口，能夠提供網(wǎng)頁服務(wù)，還能夠發(fā)送e-mail。BL2000系列對于大系統(tǒng)來說作為一個具有網(wǎng)絡(luò)功能的服務(wù)處理器也是非常理想的。BL2000系列的編程可使用工業(yè)級的Z-World中的Dynamic C Premier軟件進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。 Wildcat公司為OEM（Original Equipment/Entrusted Manufacture，這里指基于成型的關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)產(chǎn)品）設(shè)計者提供了低成本、高性能的單板計算機(jī)以實現(xiàn)以太網(wǎng)接入。這些緊湊式板卡具有許多嵌入式控制和監(jiān)視應(yīng)用優(yōu)點，電路板尺寸為3.43in4.15in(1in=25.4mm)，非常適合系統(tǒng)集成。4.2 登陸界面、主界面、數(shù)據(jù)顯示及采

11、集界面設(shè)計 使用vb編程軟件進(jìn)行上位機(jī)界面的繪制和相關(guān)程序的編程，相關(guān)上位機(jī)界面如圖： 圖 4.1 登陸界面 圖4.2 密碼輸入界面 圖 4.3 密碼修改界面 圖4.4 數(shù)據(jù)采集及顯示主界面4.3 各個功能模塊設(shè)計4.31模擬進(jìn)料通道和攪拌模塊圖4.5 模擬進(jìn)料通道和攪拌模塊使用shape在界面上畫出圓形，模擬信號燈，當(dāng)系統(tǒng)運行時，選擇S1、S2、S3時，或者攪拌D3、排放液體D4的時候，改變信號燈的Backcolor使它成為紅色即成功運行，模擬成功。4.32 數(shù)據(jù)輸入及選擇模塊圖4.6數(shù)據(jù)輸入及選擇模塊波特率：Combo2.AddItem 9600，Combo2.AddItem 4800，C

12、ombo2.AddItem 2400Combo2.AddItem 1200，Combo2.AddItem 600模塊運行時可顯示“600”“1200”“2400”“4800”“9600”，Combo.Enabled = False不可選擇。地址：Combo.AddItem 01，Combo.AddItem 02，Combo.AddItem 03，模塊運行時可顯示“01”“02”“03”。輸入端口：Combo1.AddItem 1，Combo1.AddItem 2，模塊運行時可顯示“1”“2”Combo1.Enabled = False不可選擇模塊型號：Combo4.AddItem 7011，C

13、ombo4.AddItem 7012，Combo4.AddItem 7021，Combo4.AddItem 7044，模塊運行時可顯示“7011”“7012”“7021”“7044”。4.33 顯示及輸出模塊圖4.7 顯示及輸出模塊數(shù)字量輸出：Combo.Enabled = False不可選擇顯示液體重量：Lable.Caption=“”4.34 基本設(shè)置模塊圖4.8 基本設(shè)置模塊Public Din As Single 定義輸入變量Public W, Wa, Wb, Wc As Single 定義總重量,各種液體的重量Public A, B, C As Single 定義配比Public T

14、jb As Single 定義攪拌時間 5 調(diào)試及運行結(jié)果 5.1調(diào)試通過VB 將界面制作出來以后，對每一個庫對象進(jìn)行編程，初始狀態(tài)罐內(nèi)是空的，通過電動閥S1、S2、S3、S4，攪拌機(jī)，壓力傳感器對液體輸入、攪拌、測量進(jìn)行處理。當(dāng)設(shè)定好總重量，系統(tǒng)默認(rèn)分配好三中液體的重量配比為30%、40%、30%，確定好攪拌世界，按下確定鍵之后，將數(shù)字量輸出端口的D00、D01、D02打開，配料自動加入罐內(nèi)，攪拌機(jī)D03自動運轉(zhuǎn)，由于液體之間密度不同，攪拌以后，通過壓力傳感器傳來的數(shù)據(jù)會在電子顯示屏中顯示，顯示最終的液體總重量。為方便下次測量，不需要重啟軟件，測量好的數(shù)據(jù)記錄以后，點中數(shù)字輸出端的D04，設(shè)

15、備會顯示“液體已排完”，為了下次測量節(jié)省了時間和空間。界面編輯完畢，將牛頓模塊通過無線接收、發(fā)送模塊SST900EXT與PC機(jī)的VB設(shè)計的主界面連接起來，在顯示界面中的基本設(shè)置中輸入液體總重量、液體混合比例、攪拌時間等基礎(chǔ)的量，點擊確定，整個基于VB的液體混合控制就完成了。5.2 運行結(jié)果 圖5.1 運行結(jié)果 6總結(jié) 本文設(shè)計主要實現(xiàn)了液體混合系統(tǒng)的功能，詳細(xì)說明了硬件電路的設(shè)計?；赩B的液體混合系統(tǒng)使用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單、成本低。在實際應(yīng)用工作應(yīng)能好，測量較為準(zhǔn)確，精度較高。系統(tǒng)功能、指標(biāo)達(dá)到了課題的預(yù)期要求、系統(tǒng)在硬件設(shè)計上充分考慮了可擴(kuò)展性，經(jīng)過一定的改造，可以增加功能。 通過這短短的課設(shè)時間同時對無線網(wǎng)絡(luò)有了一些了解，學(xué)會了簡單的vb編程通過課設(shè)，通過這次簡單的課程設(shè)計，讓我們知道團(tuán)隊的是多么的重要，各自分工，然后按條理進(jìn)行設(shè)計、分析、實現(xiàn)功能。我學(xué)會了很多，為今后的畢業(yè)設(shè)計打好了基礎(chǔ)，雖然做的不是很好，但我覺得自己還是挺滿意的，不管我學(xué)會了多少東西，但至少有一點收獲。總體而言這次課設(shè)比較成功，使我對明年的畢業(yè)設(shè)計充滿了信心。在此對對我們進(jìn)行過幫助的胡瑞老師，黃江，吳兵同學(xué)表示感謝