毕业设计论文基于MODEM与ADAM5510构成的水量信息化测控系统

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1、摘要该系统是基于MODEM与ADAM-5510构成的水量信息化测控系统，其设计的基本原理由PC作为上位机，通过MODEM利用现有的公用电话网与远端的MODEM进行拨号通信，发送命令，并读取下位机上传的数据与报警信息，ADAM-5510则作为下位机负责MODEM与水位传感器及闸门的控制，同时向上位机传送数据，当现场出现故障时，如果上下接通，则ADAM-5510自动向上位机传送报警信息；若未与上位机接通，ADAM-5510首先自动拨号远端的MODEM，当接通后就上传报警信息，从而实现了无人值守。根据系统的设计内容、主要技术指标及要求，该系统的设计以美国研华可编程控制器（ADAM-5510）为逻辑控

2、制核心设备，以KYBW17系列压力式水位传感器作为数据采集装置，以ADAM-5017作为模拟量输入模块，2块ADAM-5050作为数字量输入模块，ADAM-5060作为数字量输出模块，采用直流供电的工作电源，用蓄电池作为备用，可以完成蓄电池和交流电的切换。ADAM-5510是台湾研华公司开发的基于PC架构的可编程序控制器，用于数据的采集与控制，ADAM-5510的最大优势在于可使用高级语言编程，便于算法设计，用户可以直接调用专用数据I/O和通信函数库，避免大量的端口操作，使工作简单易行，在编程和算法方面明显优于以往的可编程控制器。关键词MODEM 研华可编程控制器ADAM-5510 水量信息化

3、 测量控制 水位传感器 拨号通信 闸门控制 数据采集 基于MODEM与ADAM-5510构成的水量信息化测控系统前言我国是一个江河众多，水资源缺乏的国家。当前，有灌溉设施的0.5亿公顷耕地中有1/3供水不足。而目前灌溉用水的浪费现象又十分严重，灌溉用水的利用率只有40%左右。对于我国来说建立节水型社会是十分必要的。水利工程一般分布在较分散的偏僻山区和农村、某些偏僻山区甚至信号极差，无法实现有线通信。管理人员较难及时掌握设备运行情况，比如设备的电源监视、闸门开度、水位等信息。更难以实现远程控制闸门启闭了。而且这些系统只能由维护人员巡回检查和维护。在这种情况下，设备的故障在维护人员巡检之前是不会被

4、发现的。因此必须发展水渠的有线监测自动化系统，一方面是监测仪器的自动测量和数据自动采集，以提高数据采集速度，改善观测人员的工作条件；另一方面是数据的集中处理和分析。在这就是实现数据的自动报送，在无人值守的情况下快速准确地将水量数据 传递至水务数据中心，及时掌握水情信息，以优化水量调度及进行控制决策。传统方式即耗资大量的人力物力，有无法避免手工抄写和计算带来的差错，现有的一些数据传输方法存在诸多的问题，如覆盖范围小、线路维护量大、电力载波上噪声污染致使通信部 可靠等。采用Modem可以解决上述存在的不足。通讯网络的发展和农村有线电话的普及为远程通信和控制提供了条件。通过电话线指挥中心可以和分散的

5、水利设施以及用户交换信息。指挥中心（水务中心）将指令通过电话线传到执行机构（PLC）进而控制闸门达到调节水量的目的；检测装置（水位传感器）将检测到的水情通过电话线传到指挥中心以供发送指令，PLC还可以根据预先编好的程序对闸门控制（PID控制），用户亦可以向水务中心发送请求。这样即达到了遥测遥控的目的，使监控不受空间的限制，实现了无人值守。近年来MODEM通信基础建设的发展，给实现上述任务提供了一个解决方法和通信平台，而将PLC与MODEM结合起来，形成一个有机整体，就可以解决上述问题。 第一章 系统概述一本系统所实现的功能（一）、故障报警功能：对交流电、蓄电池及传感器运行状况进行时时监控，发现

6、故障能及时判断分类并通知有关人员，以便做出相应处理。具有掉电保护功能（能将重要信息保存即使掉电也不会丢失）。（二）、数据采集处理：1对各路水位进行采样，将采样值转换为4-20mA电流送入ADAM-5510模拟量输入模块ADAM-5017。2研华ADAM-5510对水位采样值进行数字滤波，滤除干扰值，补偿水位偏差，得到实际水位值。（三）、发送功能：1有线发送，通过MODEM 将采样处理后的数据发送至用户要求的地点。2定时发送：按用户规定的时间间隔将数据发出。3召测：根据用户要求，可随时发送所采集的数据。4存储发送：通过串口将所保存的水位数据发送给接收机。（四）、显示功能：系统上电正常工作后，工作

7、指示灯亮，工作指示灯闪烁时代表当前正在数据采集，工作指示灯不亮代表程序非正常终止。（五）、控制功能：根据实测数据及上位机发送的控制命令对闸门控制。二实现本系统的方案：根据基于MODEM与ADAM-5510构成的水量信息化测控系统的设计内容、主要技术指标及要求，该系统的设计以美国研华可编程控制器（ADAM-5510）为逻辑控制核心设备，由PC作为上位机通过MODEM利用现有的公用电话网与远端的MODEM进行拨号通信，发送命令，并读取下未机上传的数据与报警信息；ADAM-5510则作为下位机负责MODEM与水位传感器及闸门的控制，同时向上位机传输数据，当现场出现故障时，如果上下接通，则ADAM-5

8、510自动向上位机传送报警信息；若未与上位机接通，ADAM-5510首先自动拨号远端的MODEM，当接通后就上传报警信息，从而实现了无人值守。通过MODEM有线通信实现测量现场水位的控制和监测，即通过现有的MODEM网络传输远程的各种数据信号到控制中心，同时可以完成控制中心对远程采集点的控制。远程采集点的测量主要通过水位传感器对测站设立的多个不同测点进行水位的测量，考虑到测量现场、水渠的环境、水位传感器的放置、应采用非零位的安装法把水位传感器安装在泥淤泥面上，在计算测量值时应把测量值加上渠底到传感器的垂直距离，从而得出实际液位值。这样做可以很好的地避免淤泥对水位产生的影响，使测量值达到很高的精

9、度。系统中的传感器的主要作用是将被测非电量转换成与其有一定关系的电量，然后将测量的水位信号变换成电流信号，根据设计要求，需转换成4-20mA的电流量送入可编程序控制器。 可编程序控制器(ADAM-5510),负责采集监视信息,将需发送的监测信息进行信息编码,然后送到通信模块进行通信,可编程序控制器(ADAM-5510)还负责接收由调度中心送来的信息,经拨号工作站进行信息编码后,再通过modem进行通信,然后由ADAM-5510接收该信息,经PLC编译后,PLC将通过自动闸门控制程序完成相应的控制。系统结构简图如下：传感器变送器可编程控制器步进电动机闸门MODEM公用电话网MODEM 上位机PC

10、显示电路按照PC_Based PLC网络控制系统的体系结构，该系统可分为管理级和现场级，各级具体组成如下：1 管理级（1） PC机即上位机：支持Visual Basic 6.0软件运行，提供RS-232串行通信接口；（2） 调制解调器。2 现场级（1） ADAM-5510 PC_ Based PLC；（2） ADAM-5017H模拟量输入模块，与压力传感器相连。根据压力传感器输出电压正比于被测液压的特性，对各路水位进行采样，将采样值转换为4-20mA的电流送入ADAM-5510。（3） ADAM-5050数字量I/O模块，在这里作为数字量输入模块，完成手、自动切换，闸门上下限位，电机正、反转等

11、控制功能。（4） ADAM-5056数字量输出模块，对交流电源指示灯、蓄电池运行指示灯 、电机运行指示灯及工作指示灯进行时时监控，并给电机的驱动器提供脉冲信号和方向信号，进而控制步进电机工作。（5） 现场调制解调器（6） 电源，采用蓄电池和直流+24V电源供电，保证供电电源不间断第二章 系统硬件组成2.1 PC_Based PLC 系统简介2.1.1系统概述PC_Based PLC亦属于PLC的范畴,PC_Based PLC既具有传统PLC在功能、可靠性、速度、故障查找方面的特点，又具有PC的高速运算、丰富的编程语言、方便的网络连接的优势。PC_Based PLC是以PC的软硬件技术、网络通信

12、技术为基础，采用标准的PC开发语言进行开发，PC_Based PLC与传统PLC最显著的区别是内置了操作系统，因此用户不需要再对底层硬件直接操作，而是通过操作系统对硬件直接进行管理。PC_Based PLC的工作流程与PC基本类似：硬件上电之后，系统对内部寄存器、定时器及接口初始化。初始化完毕将进行自检，如图2-1所示。接通电源初始化硬件检查检查结果正常？进入用户程序执行用户程序程序结束（END）?等待执行新的用户程序是否自动运行？手动执行异常警告图2-1 PC_Based PLC 的工作流程2.1.2 PC_Based PLC的硬件组成PC_Based PLC由硬件系统和软件系统组成。PC_

13、Based PLC的硬件系统，包括PC_Bsased PLC的硬件组成和系统配置。其硬件主要包括主控模块、编程器、输入/输出模块和底座。其软件系统由操作系统、下载环境和开发环境三部分组成。一 主控模块（1） 中央处理器（CPU） CPU是PC_Based PLC的核心，其性能决定了PC_Based PLC的计算能力、控制能力、处理速度、运行数据和通信能力。研华公司生产的PC_Based PLC ADAM-5510采用的是RDC公司的80188CPU。80188从8086基础上发展起来，是一个内部工作和外部输入/输出均为16位的微处理器，其最高主频速度为8MHz，运算速度小于1MPIPS,具有1

14、6位数据通道，内存寻址能力为1MB。ADAM-5510的CPU内置了与MS-DOS兼容的ROM-DOS实时操作系统。（2） 存储器PC_Based PLC的存储器主要用于存放操作系统、用户程序和工作数据。存储器的种类和形式很多，从种类来分，有ROM、EPROM、EEPROM、RAM；从安装形式来分有直接插入的集成块、存储器块、IC卡块等；从用途来分，有系统程序存储器、数据存储器、用户程序存储器。研华公司的PC_Based PLC ADAM-5510提供五种存储区：SRAM、Flash ROM、Security SRAM、Flash Memory、Battery Memory。（3）底座PLC的

15、无源底板可提供总线和通信接口。ADAM-5510底座带有4个I/O插槽，方便I/O模块直接插入，I/O 模块通过底座内部的并行总线与CPU 卡通信，本机最多支持64个I/O 点。底座上还设置有三个串行通信口COM1、COM2、COM4 和一个编程口COM3。编程口与上位编程器PC 连接，用于系统程序和用户程序的下载，也可用于RS-232方式通信，COM1固定于RS-232方式，可与其他串行设备通信，如Modem;COM2 固定于RS-485方式，用于RS-485 网络通信；COM4是RS-232/RS-485复用方式。这些通信方式采用通用的通信协议，而不是 特定厂家的专用通信协议，因此使用非常灵活，可以与其他设备自由通信。（4）电源卡电源卡的主要作用是将外接电压转换成稳定的高效率的低电压，转换后的低电压可以为CPU卡、总线等提供工作电压，保证整个系统安全可靠的工作。ADAM-5510 电源设计规格为+10+30V直流电压，可以很方便地接入工业现场的+24V直流电压。二编程器PC-Based PLC 的特点是内部用户程序可变更，能方便的修改和下载程序。用户可以利用编程器来输入、读出、检查、修改和调试程序，也可以用它监视PC-Based PLC 的工作状态、显示错误代码或修改系统寄存器的参数等。