《组态软件及应用技术（基于组态王KingView）》 课件 第十七章 组态王在粮情监控系统的应用.ppt

我们毕业啦其实是答辩的标题地方组态软件及应用技术17.1引言第17章组态王在粮情监控系统的应用17.2系统的硬件组成17.3监控界面的设计17.1引言图17-1基于CAN总线粮情管控一体化系统网络框图我国是一个农业大国，每年都有大量的新粮收获也有部分陈粮积压，由于储存不当造成大量的粮食浪费，给国家和人民造成了巨大的经济损失，粮仓的性能成为粮食质量的决定因素。以往采取的措施是用人工的办法对粮食进行晾晒，通风，喷洒药剂防止因存储不当引起的虫害，消耗了大量的人力和财力，然而效果不佳，发霉变质等现象仍然存在。随着电子技术和计算机技术的发展，目前普遍采用电子和计算机对粮仓测控和管理，但是仍然有很多不尽人意的问题，比如抗干扰性能差、传输数据丢失、上位机界面（又称管理中心计算机）不生动形象等，现在也有采用基于ZigBee技术的粮库监测系统，也各有优缺点，针对这些情况提出一种基于现场总线分布式粮情管控系统的设计方法，如图17-1所示。CAN总线具有通用性优良，适宜于远距离通讯，线路少且维修方便，精度高且抗干扰能力强，价格低廉，应用范围比较广泛，CAN的直接通信距离最远可达10km(速率5Kbps以下)，通信速率最高可达1MbPs(此时通信距离最长为40m)。本研究设计系统主要由上位机（又称管理中心计算机）、CAN总线和下位机（又称智能测控终端）组成。管理中心计算机采用PCI总线工业控制计算机，管理中心计算机和下位机智能测控终端通讯采用CAN总线，由于PCI总线工业控制计算机没有CAN总线，所以加装RS-232转换CAN总线模块，可以通过互联网把本粮库的信息传输到上一级粮食管理部门，下位机（又称智能测控终端）采用带CAN总线的单片机测控粮仓。由于每个粮库粮仓的数目不一样，粮仓的规格不一样，所以需要的智能测控终端数目也不一样，可以灵活使用智能测控终端数量，但是按照CAN总线规范，在没有CAN总线网桥、中继器或集线器情况下，智能测控终端数量总数不能超过110个，对于一般粮库而言，已经足够了。17.2系统的硬件组成图17-2基于CAN总线粮情管控系统的硬件结构框图17.2.1概述系统的硬件结构组成如图17-2所示，管理中心计算机系统主要由PCI总线工业控制、打印机、RS-232转换CAN总线模块、智能测控终端组成。也可以由2台PCI总线工业控制组成管理中心计算机冗余系统，可靠性会更高。由此构建的分布式粮情管控系统上位机监控界面生动逼真、实时性能好、抗干扰性能强、通信距离长、系统成本低等特点。17.2.2智能测控终端硬件电路的设计智能测控终端硬件电路结构及外部接线示意图如图17-3所示，虚线框内是智能测控终端硬件电路结构。智能测控终端硬件电路主要由AT89C51CC01单片机、CAN总线电路、单总线电路端子、湿度信号调理电路、驱动电路、电源电路等组成。AT89C51CC0x系列单片机是MCS-51微控制器家族的成员，在与MCS-51系列完全兼容的基础上增加了许多专用的部件，其中包括CAN控制器，它的CAN功能是在SJA1000的基础上有所增强，它还有诸如A/D转换、脉宽调制输出（PWM）、I2C、看门狗等其他功能[5]。AT89C51CC01单片机虽然包括CAN控制器，但是没有CAN总线收发器和高速光电耦合器等，这里由CAN总线收发器TJA1050和高速光电耦合器6N137等组成CAN总线电路[6]。单总线电路端子是用来接温度传感器，在此设计128温度测量点。湿度信号有2个，可以测量粮仓内外湿度。温度和湿度的测量点数视情况而定。驱动电路接通和关断轴流风机的接触器线圈，在此设计可以驱动2接触器线圈。电源的完全隔离可采用小功率电源隔离模块或带多个正负5V隔离输出的开关电源模块实现。图17-3智能测控终端硬件电路结构及外部接线示意框图图17-4128温度测量电路示意框图TJA1050与CAN总线的接口部分也采用了一定的安全和抗干扰措施。TJA1050的CANH和CANL引脚各自通过一个5Ω的电阻与CAN总线相连，电阻可起到一定的限流作用，保护TJA1050免受过流的冲击。CANH和CANL与地之间并联了两个30pF的小电容，可以起到清除总线上的高频干扰和一定的防电磁辐射的能力。另外，在两根CAN总线输入端与地之间分别接了一个防雷击管，当两输入端与地之间出现瞬变干扰时，通过防雷击管的放电可以起到一定的保护作用。瞬变干扰（TransientInterference）是电磁兼容领域的中主要的一种干扰方式，特别是雷击浪涌波，由于持续时间短，脉冲幅值高，能量大，给电子电气设备的正常运行带来极大的威胁。为了进一步提高电路的抗干扰能力，电路中采用了看门狗电路。17.2.3粮仓温度测量电路的设计粮仓