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1、目 录摘 要II一 无线通信网络简介11.1无线通信控制网络11.2 Visual Basic简介1二 系统整体设计方案22.1硬件设计22.1.1 实验箱连接32.1.2 串行通信基础42.2主界面设计62.3数据采集设计62.4控制算法设计9三 主界面设计103.1 Visual Basic的编程方法103.2用户登陆模块设计12四 系统运行结果与分析15 4.1 系统运行结果154.2 分析改进措施15参考文献15附录16摘 要基于无线通信平台VB的温度PID控制系统主要由被控对象（电热炉）、温度控制器和无线通信模块三部分组成。在被控对象和温度控制器之间设置过程控制接口，过程控制接口包括
2、温度检测装置和调功器，完成接收客户端的请求和温度控制的功能。温度控制采用PID控制策略,完成温度显示和参数设置的功能，将设置参数（恒温值、PID参数），实现远程监控。本课题主要研究基于无线通信平台VB的温度PID系统主界面设计。本系统包括硬件设计、软件设计和数据采集，温度自动控制箱和传感器部分，在VB中实现动画显示、报警处理、流程控制、实时曲线和报表输出等功能。同时利用智能仪表控制系统，在所设计的VB监控界面中，进行相关仪表调校和控制器参数整定。最后向用户提供Pt100温度控制系统的动态运行结果。 关键词：无线通信平台；VB；PID；Pt100一 无线通信网络简介1.1无线通信控制网络 无线通
3、信网络，由于其特有的非接线通信方式的优点，广泛应用于特定地理位置（如山区、油田和水利设施等）的现场遥测遥控领域。尤其在分布距离较远且数据传输量不大时，无线通信网络的优势更为明显。目前，采用无线通信技术的工控产品很多，有的采用RF调频通信原理；有的采用扩频通信原理。根据发射功率的不同，无线通信的距离也各不相同。也有很多公司开发出了应用于不同场合的无线数传模块，大大方便了无线通信测控系统的设计。考虑到试验系统的要求及实际应用情况，我们选用了台湾威达（ICP）的牛顿无线通信模块和工控模块开发无线通信控制网络实验平台。台湾威达（ICP）公司是著名的工控产品研发和生产公司，其公司生产的工业控制计算机、数
4、据采集卡和工控模块都是目前工控行业的主流产品。尤其是工控模块产品，由于性价比高、组合使用方便，深受用户好评。典型的无线通信控制网络分布式控制系统如图1-1所示。图1-1 典型无线通信控制网络1.2 Visual Basic简介 Visual Basic(简称VB)是Microsoft公司为开发Windows应用程序提供的强有力的开发环境和工具，它是具有很好的图形用户界面的程序设计语言，采用面向对象和事件驱动的程序设计两种新机制，把过程化和结构化编程结合在一起。程序开发图形化的构思使开发者非常容易地创建一个窗体(Form)，再从VB工具箱中选择一些控件放入窗体中，无需编程设计界面。界面设计面向对
5、象，容易完成，但是应用程序的过程部分却不是面向对象的，然而VB具有事件驱动方法，使开发者容易地完成界面设计和代码编写。 VB使用方便，具有Windows开发环境所支持的一些主要功能： （1）创建各种程序对象，如文本框和命令按钮等。 （2）创建多个多种类型的窗口，如窗体等。 （3）实时地响应光标和键盘事件，如鼠标选中的事件过程等。 （4）可根据需要显示或隐藏各种对象，如命令按钮可不见。 （5）直接控制打印机输。 （6）控制RS-232串行通迅接口，实现串行数据通迅。 （7）可实现和其它Windows程序之间的相互通信。 （8）有强大的图形图像处理功能。 （9）能创建和管理数据库。 与其它程序设计
6、语言相比，VB也有许多独特的性能： （1）成功地简化了界面设计，为应用程序开发提供了通向Windows操作环境的快捷途径。 （2）提供了应用程序开发所需的许多代码(如窗体、控件)，加快了开发速度。 （3）让开发者以可视化方式和代码方式进行工作。 （4）完善的运行错误处理功能。 （5）丰富的图形指令，可生成和机制作各种图形。 （6）强大的数据和字符处理功能。 （7）具有丰富的控件库。 （8）可编译成.EXE文件，脱离VB环节单独运行。 自从VB产生之后，很多人都会使用其来开发自己的应用程序，在开发过程中，开发人员不需要非常清楚有关Windows操作系统的细节，就可以作出满意的作品。二 系统整体设
7、计方案系统设计主要包含硬件设计、主界面设计、数据采集与算法设计，下面就对这几方面做主要的分析：2.1硬件设计 整个系统结构由一台工控机构成的上位机用于整个系统的管理，安装多点测温系统管理软件，并通过无线通信对下位分机进行控制。下位分机一方面通过无线通信接收来自上位通迅总线的上位机控制命令，另一方面通过程序采集各个传感器的温度值，实现温度数据检测和转换。另外上位机还具有数据的输出打印机进行随时数据打印。硬件系统采用这种结构，成本小、维护简单、工作稳定。系统上位机管理分析软件：VB易学的可视化编程语言开发系统，以其所见即所得的可视化界面设计风格和面向对象的程序设计等特点，已广泛地应用于各个领域。采
8、用VB开发数据采集和工业控制应用软件十分方便，尤其软件界面设计非常便捷，编程工作量较小，开发周期短，完全能够满足系统功能的要求的数据采集速度、其较强的数据处理能力和简单灵活的编程风格，可大大缩短开发周期，减少开发费用，减轻编程人员的设计负担，无疑是一种理想的选择。界面友好易操作，大量检测结果由计算机进行管理，实时数据分析及显示，图形画面显示结果，并有打印机、互联网等多种输出方式，功能强大，性能优良。 上 位 机无 线 通 信下 位 机温 度 传 感 器图2-1硬件连接框图2.1.1 实验箱连接 温度自动控制试验箱是以微处理器为中央控制单元,能完成物理信号的输入输出、信号转换和计算控制等功能,并
9、可与外界通讯的仪器仪表。其可靠性高,稳定性好,长期工作维护量小。可采用LCD显示,清晰直观,读数方便。适用范围广,使用灵活:可选择不同的测量值和输出值;可在线修改参数,流量小信号切除、失败模式电流输出等功能;具有内部计算、数据存储、自诊断、自校验等多种功能。具有大量的非控制性信息(管理信息) ,自动控制系统的被控量是温度、压力、流量、液位、成分、粘度、湿度等这样一些过程变量的系统，具有连续生产过程自动控制、由过程检测和控制仪表组成、被控过程多样，控制方案丰富的特点。在现代工业生产过程自动化中，过程控制技术正在为实现各种最优技术经济指标、提高经济效益和社会效益、提高劳动生产率、节约能源、改善劳动
10、条件、保护环境卫生、提高市场竞争力等方面起着越来越大的作用。 本实验中，硬件部分的温度采集通过Pt100和电热炉来完成，Pt100通过感应到电热炉中的温度变化来把温度信号转换为电信号，从而通过PC机中的VB程序达到控制温度和对温度的采集。 温度自动控制实验箱系统如图2-2所示。图2-2 实验箱连线2.1.2 串行通信基础 随着计算机的广泛应用，市场上许多电气产品应用串口通信技术作为对外数据交换的桥梁，串口通信受到如此重视，主要原因就是这个技术简单而且容易实现。串行通信是指通信的发送方和接收方之间数据信息的传输是在单根数据线上，以每次一个二进制的0、1为最小单位一位一位的传输。 串行数据传送的特
11、点是： （1）串行传送在一根传输线上既传送数据信息又传送联络控制信号； （2）有固定的数据格式，分异步与同步数据格式； （3）串行通信中对信号的逻辑定义与TTL不兼容，故需要进行逻辑关系与逻辑电平转换； （4）串行传送信息的速率需要控制，要求双方设定通信传输的波特率。总而言之，串行通信是指在单根数据线上将数据一位一位地按照顺序进行传送。在传送数据的过程中，每发送完一个数据，紧接着发送第二个，直到发送完最后一位为止。在接收数据的过程中，每一次从单根数据线上一位一位地依次接收，直到最后收到一个完整的数据为止。因此，串行口通信方式一般用在远距离数据通信中，正好符合具有占用通信线少、成本低等优点。 网
12、络通信过程中，通信双方要交换数据，需要高度的协同工作。为了正确的解释信号，接收方必须确切地知道信号应当何时接收和处理，因此定时是至关重要的。在计算机网络中，定时的因素称为位同步。同步是要接收方按照发送方发送的每个位的起止时刻和速率来接收数据，否则会产生误差。通常可以采用同步或异步的传输方式对位进行同步处理。在异步传输中，信息以字符为单位进行传输。异步传输的优点就是收、发双方不需要严格的位同步，所谓“异步”是指字符与字符之间的异步，字符内部仍为同步。在同步传输中，不仅字符内部为同步，字符与字符之间也要保持同步。同步传输的特点是可获得较高的传输速度，但实现起来较复杂。为了解决以上问题，串行传输可以
13、采用以下两种方法：异步传输和同步传输。 （1）异步传输异步传输将比特分成小组进行传送，小组可以是8位的1个字符或更长。发送方可以在任何时刻发送这些比特组，而接收方从不知道它们会在什么时候到达。一个常见的例子是计算机键盘与主机的通信。按下一个字母键、数字键或特殊字符键，就发送一个8比特位的ASCII代码。键盘可以在任何时刻发送代码，这取决于用户的输入速度，内部的硬件必须能够在任何时刻接收一个键入的字符。异步传输存在一个潜在的问题，即接收方并不知道数据会在什么时候到达。在它检测到数据并做出响应之前，第一个比特已经过去了。这就像有人出乎意料地从后面走上来跟你说话，而你没来得及反应过来，漏掉了最前面的
14、几个词。因此，每次异步传输的信息都以一个起始位开头，它通知接收方数据已经到达了，这就给了接收方响应、接收和缓存数据比特的时间；在传输结束时，一个停止位表示该次传输信息的终止。按照惯例，空闲(没有传送数据)的线路实际携带着一个代表二进制1的信号，异步传输的开始位使信号变成0，其他的比特位使信号随传输的数据信息而变化。最后，停止位使信号重新变回1，该信号一直保持到下一个开始位到达。例如在键盘上数字“1”，按照8比特位的扩展ASCII编码，将发送“00110001”，同时需要在8比特位的前面加一个起始位，后面一个停止位。（2）同步传输同步传输的比特分组要大得多。它不是独立地发送每个字符，每个字符都有
15、自己的开始位和停止位，而是把它们组合起来一起发送。我们将这些组合称为数据帧，或简称为帧。数据帧的第一部分包含一组同步字符，它是一个独特的比特组合，类似于前面提到的起始位，用于通知接收方一个帧已经到达，但它同时还能确保接收方的采样速度和比特的到达速度保持一致，使收发双方进入同步。帧的最后一部分是一个帧结束标记。与同步字符一样，它也是一个独特的比特串，类似于前面提到的停止位，用于表示在下一帧开始之前没有别的即将到达的数据了。综上所述，我们可以归结一下同步传输和异步传输的区别，具体如下：1)异步传输是面向字符的传输，而同步传输是面向比特的传输。2)异步传输的单位是字符而同步传输的单位是帧。2.2主界面设计 为了方便地管理系统程序，且占有教少的系统资源，我们采用多文档界面MDI进行主界面的设计。通过选择主界面上的菜单，我们就可以实现对温度信息的各种操作。 2.3数据采集设计 数据采集模块主要由名称为Timer_S
