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传统设备技术改造中的主从式监测系统设计

日期：2006-4-16 15:50:09 来源：本文摘自《PLC&FA》
点击：作者：未知

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1 引言

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在面粉加工业，大、中型企业生产过程自动化程度一般较高，但仍有一些中、小型加工厂设备陈旧，对设备运行情况以及产品质量监测手段比较落后。我们在为某厂传统设备进行技术改造中，在原有设备基础上设计了一个可对面粉加工过程进行分散监测、生产数据集中管理的主从式监测系统。它包括一个主机和多个分布在各生产现场的从机，主机经网络与分散监控微机之间进行信息交换。主要功能有:

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(1) 从机能独立对其监测对象进行数据采集处理。数据有4种:标准粉产量、次粉产量、麸皮产量、各种耗电量等。

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(2) 从机可对各生产过程的生产状态进行跟踪显示。显示内容为:面粉产量(kg/h)、次粉产量(kg/h)、麸皮产量(kg/h)、出粉率(%)、工艺电耗(kwh)、磨机电耗(kwh)、吨面电耗(kwh)等。

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(3) 主机可显示打印各种生产数据，如每小时产量、每班产量、总产量等，并进行统计报表处理。

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2 系统硬件构成

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系统构成原理框图如图1所示。主机采用PC机，配备有键盘、显示器、打印机等外围设备，具有良好的人机界面，负责对从机进行监管(校时、参数设置等)并将从机采集回来的数据以各种累计值的形式显示、打印，统计报表处理以实现信息集中管理。

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图1 系统原理框图

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从机为以AT89C51为核心的单片机系统。各从机构成相同，均直接面向各生产过程，进行实时数据采集、处理与显示，并将数据上传给主机。从机系统需要采集的数据有标准粉口数据、次粉口数据、麸皮口数据以及电表口数据，根据这些数据性质和生产现场设备特点，通过在打包机上安装霍尔开关、电表内加装光电开关器件实现对各口数据的检测，检测电路可将与各数据对应的脉冲信号送入单片机，单片机对脉冲进行计数便完成了数据的采集。

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显示屏用于显示所要求的7组数据，另外还要显示即时时间(时钟)，校时由主机向单片机系统配置的时钟芯片写入数据实现。

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主机与多从机之间为多点总线结构的互连形式。为了实现多点通信并加大传输距离，采用RS-485通信标准，半双工通信方式。PC机一侧通过已有的COM1或COM2串行口，用RS-232/RS-485接口转换器ADAM4520将RS-232电平转换为RS-485电平，单片机一侧通过其串行I/O口，用RS-485标准接口器件MAX485将TTL电平转换为RS-485电平。该系统采用主从通信方式，即从机不主动往总线发送数据，只被动地等待主机指令，而且任何时刻只能有一个从机处于发送状态，这样各从机通信接口MAX485的发送/接收使能端应受控于单片机，并根据主机指令控制各接口状态，以保证多机分时享用总线原则。为进一步提高总线的抗干扰能力，在信号发送端、接收端以及控制使能端都要经过光电隔离。

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3 系统软件设计

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主从系统的关键技术是PC机与多单片机之间的通信问题。为了保证主机与多从机之间能够准确、可靠地通信，除了相互之间必须遵守统一的通信协议外，还要为每个从机设置一个身份标识(ID)，主机用此地址识别从机。通信过程为主机发出一地址帧进行呼叫，所有从机将其与本机地址比较，地址不符维持等待，地址相符发回应答信号，主机与该唯一的从机握手，随之二者开始通信。PC机用VB编程，利用MSCOMM、TIMER控件实现与单片机通信。TIMER定时器要完成定时任务，使主机采用轮询方式定时发送从机地址呼叫从机，每一定时到事件会引发一次主机与某一从机的通信，通信中PC机采用查询方式，单片机采用中断方式，二者的通信程序流程图分别见图2、图3。

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