基于PLC與變頻器的溫度采集系統(tǒng)設(shè)計研究

王文恒

(包頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，內(nèi)蒙古 包頭 014030)

1 PLC溫度測試系統(tǒng)的硬件設(shè)計

硬件部分主要由PLC、供電電源、信號轉(zhuǎn)換器、溫度采集卡、電腦PC機部分組成，其硬件部分組成如圖1所示。計算機通過LTM8520轉(zhuǎn)換模塊連接LTM8662多功能監(jiān)控模塊，LTM8662多功能監(jiān)控模塊連接12個DS18B20數(shù)字化溫度傳感器。各個硬件部分以“一線總線”的數(shù)字方式傳輸，大大減少了系統(tǒng)的電纜數(shù)，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾性。

其硬件原理框圖如圖所示：

圖1 硬件組成原理框圖

1.1 電源

可選電源：交流165～265V AC/15mA或DC12V/24V/48V。

1.2 數(shù)據(jù)采集卡

本設(shè)計采用LTM8662多功能數(shù)據(jù)采集控制中心?？蓪崿F(xiàn)兩級通訊網(wǎng)絡(luò)間的聯(lián)絡(luò)，以及為上位RS-485網(wǎng)，LTM-8662模塊作為子站；另一級分別為“ITU總線”可支持8路總共64個ITU混接，實現(xiàn)采集信息送往上機及控制信息發(fā)送到ITU。

1.3 轉(zhuǎn)換器與溫度傳感器

本設(shè)計使用的溫度傳感器是新一代DS18B20數(shù)字化溫度傳感器的防水封裝型 LTM8877.它的體積更小、更經(jīng)濟、更靈活。直徑6X30mm鍍鉻銅管，后端有一段500mm線纜，無需現(xiàn)場供電，由LTM8662為其遠端供電，轉(zhuǎn)換器采用單口隔離RS232/485轉(zhuǎn)換模塊，數(shù)字化溫度傳感器。

1.4 LTM-8662的連接

通過電路連接把DS18B20數(shù)字化溫度傳感器連接到LTM8662多功能數(shù)據(jù)采集模塊上，再把該采集模塊接到LTM8520轉(zhuǎn)換模塊上，通過PC機及相關(guān)軟件采集并記錄數(shù)據(jù)。

2 溫度測試系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)軟件設(shè)計

本系統(tǒng)的軟件部分主要進行采集過程的開關(guān)控制、端口的選擇、發(fā)送指令、接收數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)處理、顯示實時溫度值、波形顯示以及儲存數(shù)據(jù)。本設(shè)計選用了虛擬儀器設(shè)計軟件Labview實現(xiàn)溫室溫度的實時采集、顯示和儲存。Labview以軟件為中心，利用計算機強大的計算、顯示和連接能力，在屏幕上組建用戶自己的儀器、儀表，實現(xiàn)“軟件就是儀器”的功能，主要應(yīng)用于儀器控制、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)分析、數(shù)據(jù)顯示和數(shù)據(jù)儲存等領(lǐng)域。

3 數(shù)據(jù)采集軟件編程

進入Labview環(huán)境下啟動采集系統(tǒng)，為采集系統(tǒng)選擇通道，實現(xiàn)軟件與硬件的連接。然后通過VISA Write節(jié)點發(fā)出采集指令，開始采集數(shù)據(jù)。系統(tǒng)判斷采集到的數(shù)據(jù)是否完整，如果不完整，缺少數(shù)據(jù)，則重新采集數(shù)據(jù)；如果數(shù)據(jù)完整，則對其數(shù)據(jù)進行處理、顯示和儲存。最后采集完畢，關(guān)閉采集系統(tǒng)。主程序由數(shù)據(jù)采集子程序、數(shù)據(jù)分析及顯示子程序、儲存子程序等組成，其數(shù)據(jù)處理主界面見圖2所示。

4 數(shù)據(jù)處理

實時采集溫度數(shù)據(jù)并對其進行分析顯示、儲存是溫室溫度場測量系統(tǒng)中的重要的一部分。本設(shè)計將LTM8662多功能監(jiān)控模塊和美國DALLAS公司生產(chǎn)的數(shù)字化溫度傳感器DS18B20作為前端的溫度采集系統(tǒng)，通過Labview數(shù)據(jù)采集子程序?qū)⒉杉降臄?shù)據(jù)傳送到計算機。

圖2 數(shù)據(jù)處理主界面

5 總結(jié)

由于自然環(huán)境跟隨著季節(jié)變化是會發(fā)生改變的，因此對于溫度有較高要求的領(lǐng)域必須使我們有及時、準確測量溫度的情況。因此，以組態(tài)軟件為平臺，PLC、變頻器、數(shù)據(jù)采集卡、傳感器、轉(zhuǎn)換器、電腦客戶端PC機為硬件組成的測試系統(tǒng)易于操作和開發(fā)、維護，對新時期的溫度測量系統(tǒng)有很強的適用性。

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