超声波明渠流量计系统的设计方案

超声波明渠流量计系统的设计方案超声波明渠流量计系统的设计方案 1. 1. 系统总体设计方案系统总体设计方案 1.11.1 系统设计原则：系统设计原则： 设计中应充分考虑对计量仪的数据采集及传输要求，始终坚持以下原则： (1)可靠性：在实现无人值守的情况下，系统能够长时间稳定可靠的工作； (2)先进性：系统采用组态软件和计算机网络通信技术结合的方式实现在线实时 查询功能； (3)易用性:数据采集软件尽可能达到直观形象，易于操作。 1.21.2 总体方案总体方案 本系统可分为管理层、 操作层和工业现场 3 个层级。 系统总的示意图如图 1： 厂长 环 保 部 门 集线器 员工 以太网交换机 RS485\TCP/IP协议 转换器(EL-100P的 数据传输） 现场总线 （ RS485双绞线） 无纸无笔记录 仪 超声波流量计 图 1 系统总框图 1.31.3 主要功能主要功能 管理层可提供工厂领导浏览现场实时工况画面， 也可进行如使用权限、系统 配置等高级设置,同时环保站也可通过管理层对污水排量实施监控；以太网交换 机作中间站将下层数据送入上层管理网络；万一计算机系统发生故障时，仪表操 作人员可依传统仪表使用方法直接操作仪表；工业现场提供各种控制信号，如模 拟输入/输出和开关量的输入/输出至仪表。 简明起见，我们将系统分为两大块分步设计，一块是从工业现场到交换机， 即现场数据采集和通信块；另一块是从交换机到管理层，即局域网通信块。 1.41.4 数据传输途径数据传输途径 污水排量经流量计检测， 经记录仪数据采集后以厂家自定义协议通过 RS485 现场总线送入 EL-100P（即 RS485 与 TCP/IP 转换器） ，以TCP/IP 协议进入以太 网交换机，上层网络可以通过以太网交换机访问各种数据。 2 2 系统各模块设计系统各模块设计 2.12.1 现场数据采集和通信块现场数据采集和通信块 本块由以太网交换机、流量计和记录仪及RS485 与 TCP/IP 转换器三部分所 组成。流量计为超声波明渠流量计,流量计和记录仪将传输管线上的模拟信号转 换为数字信号,提供一个 485 数据输出口;记录仪对数字信号进行实时采集、集中 显示,并根据要求作好数据的保存,便于事后查询。 本块的原理示意图如图 2 所示： RS 485 与 TCP/IP 转 换 器 以 太 网 交 换 机 流 量 计 或 记 录 仪 现场总线 RS485 图 2 现场数据采集和通信块原理图 在图 2 中， 记录仪采用无笔无纸记录仪无笔无纸记录仪（每四个超声波明渠流量计配一台无 笔无纸记录仪，装在现场保护箱内，系统中一共用3 台。 ）它可以利用 RS485 通 讯接口和厂家自定义协议与计算机通讯。 RS485RS485 与与 TCP/IPTCP/IP 转换器转换器：该转换器将RS485 协议转换为 TCP/IP 协议，数 据直接传入以太网，此转换器选用 EL-100PEL-100P 型数据传输器。 EL-100PEL-100P的介绍的介绍：该转换器支持高效而简洁方便的联网操作方式，不但可 以保证现有的硬件资源，更确保未来网络的扩充可能性。通过简单的设置，就可 以将现有的串口设备立即联网。再者 EL-100P 可以在串口和以太网络界面之间 轻易的执行双向数据传输。它具有如下特点： （1）简单易用的基于 MAC 搜索操作界面，可用于设置 IP 地址、串口参数 等 （2）内置软件、硬件双重看门狗、可保证长期稳定运行 （3）10Mbps Ethernet 界面 （4）支持 RS-232、RS-485、RS-422，可选 RTS/CTS 数据流控 （5）全透明双向数据传输，保障最高限度的易用性和兼容性 （6）支持 TCP Server，TCP Client，UDP 模式 （7）可靠的系统核心适用于安全性和长期运行的系统应用 （8）支持易用的 WINDOWS DLL 远程控制和管理 以太网交换机以太网交换机：将现场传输过来的数据送入上层管理网络。 在此采用型号为 F-engine S3101 的三层以太网交换设备。它基于高性能的 ASIC， 采用模块化的结构设计， 最大提供24个10/100M以太网接口和2个1000M 以太网接口。 通过模块的配置可构成全光交换机。 该交换机的高性能、 易管理性、 可扩展性和强大的数据处理能力，为实现网络的可管理、稳定和安全提供了可靠 的保障 通讯连线通讯连线：RS485 接口应采用双绞线连接,干扰很强的场合可用工业专用的 带屏蔽的双绞线.长距离传输则需要采用光纤。 2.22.2 现场数据采集和通信块硬件示意图及软件流程图现场数据采集和通信块硬件示意图及软件流程图 图 3现场数据采集和通信块硬件示意图 现场数据采集和通信块的主程序流程图如下： 开 始 关中断 保护现场 是 开始命令?数据采集程序发送子程序 否 是 停止命令? 否 否 是 上一次数据采集、发送 子程序结束? 通信处理 程序 恢复现场 开中断 退出 图 4 现场数据采集和通信块的主程序流程 2.22.2 局域网通信块局域网通信块 2.2.12.2.1 通信实现通信实现 通过转换器的数据由以太网交换机接入局域网， 使得该系统很容易与其他生 产管理部门联网，便于统一调度和管理。并配备组态软件，可方便快捷设计功能 丰富的计算机软件。 我们选用国产软件组态王 6.5 编写上位机程序。 组态王组态王 6.56.5 介绍介绍：组态王 6.5 的 Internet 版本立足于门户概念，采用最新的 JAVA 2 核心技术，功能更丰富，操作更简单。整个企业的自动化监控将以一个 门户网站的形式呈现给使用者， 并且不同工作职责的使用者使用各自的授权口令 完成各自的操作， 这包括现场的操作者可以完成设备的起停、中控室的工程师可 以完成工艺参数的整定、办公室的决策者可以实时掌握生产成本、设备利用率及 产量等数据。组态王 6.5 的 Internet 功能逼真再现场画面，使您在任何时间任何 地点均可实时掌控企业每一个生产细节得以实现，现场的流程画面、过程数据、 趋势曲线、 生产报表(支持报表打印和数据下载)、 操作记录和报警等均轻松浏览。 当然您必须要有授权口令才能完成这些。 用户还可以自己编辑发布的网站首页信 息和图标，成为真正企业信息化的 Internet 门户。因为用户需要一个实时的、记 录准确地、高效的、可节约用户硬件成本的工业过程数据存储方案。组态王组态王 6.56.5 顺应用户的期望，提供支持毫秒级高速历史数据的存储和查询功能的工业过程顺应用户的期望，提供支持毫秒级高速历史数据的存储和查询功能的工业过程 数据库。真正的企业级生产过程数据仓库。采用最新数据压缩和搜索引擎技术，数据库。真正的企业级生产过程数据仓库。采用最新数据压缩和搜索引擎技术， 数据压缩比优于数据压缩比优于 20%20%，节约用户硬件成本；一个月内数据，节约用户硬件成本；一个月内数据( (单点，记录间隔单点，记录间隔 1010 秒秒) )按照每小时间隔，在百毫秒内即可完成查询。真正实现历史库数据的数据追按照每小时间隔，在百毫秒内即可完成查询。真正实现历史库数据的数据追 记、记、 数据合并。数据合并。