基于gprs的加熱爐點(diǎn)火器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、基于GPRS的加熱爐點(diǎn)火器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)陳紅趙金峰（武鋼工程技術(shù)集團(tuán)計(jì)控公司湖北武漢４３００８０）摘要：針對加熱爐點(diǎn)火器設(shè)備分散，距離操作室較遠(yuǎn)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)一套基于ＧＰＲＳ的加熱爐點(diǎn)火器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。重點(diǎn)介紹了監(jiān)控中心的軟硬件設(shè)計(jì)。監(jiān)控中心通過ＲＳ４８５通訊與各點(diǎn)火器交換數(shù)據(jù)，使用ＳＩＭ９００模塊通過ＧＰＲＳ網(wǎng)絡(luò)與Ｉｎｔｅｒｎｅｔ建立連接。最終實(shí)現(xiàn)底層點(diǎn)火器與Ｗｅｂ客戶端的數(shù)據(jù)交換，達(dá)到對加熱爐點(diǎn)火器無線遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。..關(guān)鍵詞：點(diǎn)火器；ＲＳ４８５；ＳＩＭ９００；ＧＰＲＳ；遠(yuǎn)程監(jiān)控中圖分類號：TP277文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ

2、ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．10．０41收稿日期：２０１5－03－16在國內(nèi)外冶金行業(yè)領(lǐng)域，由于加熱爐溫有較高的溫控精度要求，并且需按一定的規(guī)律進(jìn)行升溫、保溫等，所以各冶金企業(yè)都會使用點(diǎn)火器來精確控制其加熱爐溫度。點(diǎn)火器按生產(chǎn)工藝要求，人為控制其工作方式。由于點(diǎn)火器分布于加熱爐區(qū)各段，設(shè)備分散，并且有時距離操作室較遠(yuǎn)，需要鋪設(shè)的電纜較長，同時還需要考慮現(xiàn)場的實(shí)際情況來施工，所以給點(diǎn)火器的安裝和后期改造以及維護(hù)工作帶來不便，并且成本較高。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，加熱爐點(diǎn)火器的遠(yuǎn)程監(jiān)控已經(jīng)

3、成為一種趨勢。通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，技術(shù)人員無須親臨現(xiàn)場或惡劣的環(huán)境就可以監(jiān)視并控制加熱爐點(diǎn)火器的運(yùn)行狀態(tài)和采集各種參數(shù)，使操作人員“虛擬”地出現(xiàn)在許多監(jiān)控地點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對點(diǎn)火器的遠(yuǎn)程監(jiān)控。利用現(xiàn)有的ＧＰＲＳ網(wǎng)絡(luò)資源，可節(jié)約遠(yuǎn)程監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架成本，充分展現(xiàn)ＧＰＲＳ在遠(yuǎn)程監(jiān)控應(yīng)用中的優(yōu)越性。１系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在基于ＧＰＲＳ的加熱爐點(diǎn)火器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方式如圖１所示。加熱爐點(diǎn)火器工作方式、火焰信號和報警數(shù)據(jù)通過ＲＳ４８５通訊和數(shù)據(jù)處理單元交換數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)處理單元由ＳＩＭ９００模塊通過ＧＰＲＳ無線網(wǎng)絡(luò)連接到Ｉｎｔｅｒｎｅｔ

4、數(shù)據(jù)服務(wù)器，授權(quán)用戶通過Ｗｅｂ瀏覽器登陸數(shù)據(jù)中心最終完成與底層點(diǎn)火器的數(shù)據(jù)交換。ＧＰＲＳ通訊單元采用ＳＩＭ公司推出的ＳＩＭ９００模塊，該模塊內(nèi)嵌ＴＣＰ／ＩＰ協(xié)議。數(shù)據(jù)處理單元采用高性能單片機(jī)Ｃ８０５１Ｆ３４０，Ｃ８０５１Ｆ３４０擁有兩個串口ＵＡＲＴ０和ＵＡＲＴ１，其中ＵＡＲＴ０通過４８５通訊與各加熱爐點(diǎn)火器交換數(shù)據(jù)，ＵＡＲＴ１與各ＳＩＭ９００模塊相連。Ｃ８０５１Ｆ３４０通過ＵＡＲＴ１使用ＡＴ指令控制ＳＩＭ９００模塊，以實(shí)現(xiàn)模塊的網(wǎng)絡(luò)登錄以及數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。２加熱爐點(diǎn)火器介紹加熱爐點(diǎn)火器是本系統(tǒng)的監(jiān)控對象。加熱爐點(diǎn)火控制

5、器一般都由點(diǎn)火變壓器；火焰探測器、溫度傳感器；空氣閥、煤氣閥等組成。詳見圖２加熱爐點(diǎn)火器功能圖。由于不同加熱爐對爐內(nèi)溫度有不同的要求，具體表現(xiàn)在點(diǎn)火及開閥時間有的不同，這些都由客戶端操作人員通過選擇點(diǎn)火器的工作方式來滿足不同的生產(chǎn)工藝要求。３監(jiān)控中心硬件設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)處理單元負(fù)責(zé)把客戶端命令發(fā)送給點(diǎn)火控制器，以及由ＳＩＭ９００模塊經(jīng)ＧＰＲＳ網(wǎng)絡(luò)把火焰信號和報警信號發(fā)送給客戶端。３．１監(jiān)控中心總體方案設(shè)計(jì)監(jiān)控中心總體設(shè)計(jì)技術(shù)方案如圖３所示。Ｃ８０５１Ｆ３４０是整個系統(tǒng)的核心部分，外圍包括ＲＳ２３２接口電路、ＲＳ４８５接口電路、Ｓ

6、ＩＭ９００ＧＰＲＳ模塊、電源電路、地址碼設(shè)定電路、鍵盤電路和顯示屏電路。Ｃ８０５１Ｆ３４０負(fù)責(zé)系統(tǒng)的運(yùn)行、信息數(shù)據(jù)的處理，以及與外部擴(kuò)展單元的通信，并完成與各個模塊的接口和通信工作。３．２部分關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)３．２．１ＲＳ４８５接口電路ＲＳ４８５接口電路如圖４所示。把Ｃ８０５１Ｆ３４０串口０設(shè)置為異步通訊口，外接ＳＮ６５ＡＬＳ１７６Ｄ芯片轉(zhuǎn)換成４８５總線信號，為了實(shí)現(xiàn)總線與單片機(jī)系統(tǒng)的隔離，在單片機(jī)和ＳＮ６５ＡＬＳ１７６Ｄ之間采用光耦隔離。考慮到現(xiàn)場各種形式的干擾源，在４８５總線的輸出端采用穩(wěn)壓管組成吸收回路。在ＳＮ６５ＡＬ

7、Ｓ１７６Ｄ的４８５信號輸出端串聯(lián)兩個電阻，這樣總線上的分機(jī)硬件故障就不會使整個總線的通訊受到影響。由于４８５通訊載體是雙絞線，它的特性阻抗是１２０Ω左右，所以在４８５網(wǎng)絡(luò)傳輸線的始端和末端接１只１２０Ω的電阻，以減少線路傳輸信號的反射。３．２．２ＳＩＭ９００模塊的電源電路ＳＩＭ９００模塊采用３．４－４．５Ｖ的單電源供電，在一些情況下，信號傳輸?shù)拟Оl(fā)會導(dǎo)致電壓跌落，這時電流損耗的峰值會達(dá)到２Ａ，因此，電源必須提供到足夠２Ａ的電流。同時，為了增強(qiáng)電源工作的穩(wěn)定性，在輸入端和輸出端分別增加電容，布線的時候電容要離ＶＢＡＴ足夠近

8、，電源線盡量寬，足夠短。圖５為ＳＩＭ９００模塊的參考電源電路。輸出電壓（ＶＢＡＴ）為４Ｖ。３．２．３ＳＩＭ９００模塊的串口通信電路ＳＩＭ９００模塊的串口引腳定義如表１所示。Ｃ８０５１Ｆ３４０和ＳＩＭ９００模塊串口都采用全雙工工作模式。根據(jù)傳統(tǒng)的ＤＣＥ－ＤＴＥ連接方式，Ｃ８０５１Ｆ３４０和ＳＩＭ９００模塊的串口連接如圖