遠(yuǎn)程環(huán)保監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

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1、0引言當(dāng)前我國環(huán)境保護(hù)的形勢非常嚴(yán)峻，環(huán)境污染和生態(tài)破壞也已制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。污染源監(jiān)測儀器既是環(huán)境信息的源頭，又是環(huán)境質(zhì)量評價(jià)、環(huán)境監(jiān)控及環(huán)境科學(xué)管理的手段。我國環(huán)境監(jiān)測工作開始于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過二十多年的努力，在污染源監(jiān)測儀器儀表方面已經(jīng)基本達(dá)到了國際普遍水平[1]。同時(shí)也存在總體水平低，缺乏自己的核心技術(shù)，創(chuàng)新能力不強(qiáng)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不合理，投資分散，產(chǎn)業(yè)集中度低，產(chǎn)品的成套性差，規(guī)模效益差等問題[2]，因而提高環(huán)保儀器的科技含量，使其向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、微型化的方向發(fā)展是我國環(huán)保監(jiān)測儀器儀表行業(yè)亟待解決的問題。本文采用PLC、觸摸屏和RS485網(wǎng)口轉(zhuǎn)換器開發(fā)出了一套

2、環(huán)保數(shù)據(jù)采集監(jiān)控系統(tǒng)，較好地實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和處理和傳送，為環(huán)保部門對污染源的監(jiān)管提供了科學(xué)的依據(jù)，目前該系統(tǒng)已成功應(yīng)用于佛山某區(qū)數(shù)個(gè)鋁廠，大大提高了環(huán)保部門的工作效率。l系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，硬件部分主要由西門子S7—200系列PLC、步科5320T系列觸摸屏和RS485網(wǎng)口轉(zhuǎn)換器等組成。工作原理為：利用PLC通過I／0口采集生產(chǎn)設(shè)備和治污設(shè)備的開關(guān)數(shù)據(jù)(時(shí)鐘信息和開關(guān)量的狀態(tài)以及0N狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間)，將采集到的開關(guān)數(shù)據(jù)通過RS485串口分別傳送給觸摸屏和RS485網(wǎng)口轉(zhuǎn)換器，并將開關(guān)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在觸摸屏的外擴(kuò)存儲(chǔ)器中，觸摸屏在現(xiàn)場提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)

3、和近期內(nèi)各個(gè)生產(chǎn)和治污設(shè)備開關(guān)趨勢的查詢等功能。RS485網(wǎng)口轉(zhuǎn)換器自帶RS232／RS485接口，與PLC等串口設(shè)備連接起來進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，并將PLC上傳的開關(guān)數(shù)據(jù)通過INTERNET網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳送至監(jiān)控中心的終端服務(wù)器上，以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場查詢和遠(yuǎn)程監(jiān)控的雙重目的。系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集、人機(jī)界面的設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)傳輸部分的設(shè)計(jì)、服務(wù)器端的設(shè)計(jì)等幾個(gè)方面。2現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集由PLC和觸摸屏來共同實(shí)現(xiàn)，我們采用觸摸屏來實(shí)現(xiàn)開關(guān)數(shù)據(jù)的物入和顯示，并利用其對數(shù)據(jù)的處理能力來完成一些數(shù)據(jù)的處理。很好地彌補(bǔ)了PLC對數(shù)據(jù)處理能力的不足。PLC通過RS}485串ra與觸摸屏進(jìn)行連接，通過

4、對特殊標(biāo)志位SMB30寫人通訊控制字來設(shè)置通信的波特率、奇偶校驗(yàn)位、停止位等信息對串口進(jìn)行初始化，同樣觸摸屏的控制字信息要與PLC的設(shè)置相一致。數(shù)據(jù)采集的要求是:當(dāng)PLC任一輸入口狀態(tài)由OFF變?yōu)镺N時(shí)，要將上升沿觸變時(shí)的時(shí)鐘信息(年、月、日、時(shí)、分)和()N狀態(tài)持續(xù)的時(shí)間(以分為單位》傳輸并存儲(chǔ)到觸摸屏的外擴(kuò)存儲(chǔ)器中以便查詢，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集的流程圖如圖2所示。2.1PLC采集現(xiàn)場開關(guān)數(shù)據(jù)以下以I0.dCa為例來講解PLC采集開關(guān)數(shù)據(jù)的過程，當(dāng)PLC檢測到IO.0的上升沿時(shí)，利用BTW指令將時(shí)鐘信息的前五位轉(zhuǎn)換成字}3;同時(shí)定時(shí)器開始計(jì)時(shí)。然后將轉(zhuǎn)換后的時(shí)鐘信息和ON狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間

5、存儲(chǔ)到從VW5I30開始的T個(gè)字中，其中數(shù)據(jù)的時(shí)鐘信息年、月、E7、時(shí)、分占用前S個(gè)字，設(shè)備的送行時(shí)間占用后2個(gè)字;當(dāng)檢測到I0.0的下降沿時(shí)將存儲(chǔ)開關(guān)數(shù)據(jù)的寄存器清零，為下~次數(shù)據(jù)采案做好準(zhǔn)備。其余輸人u開關(guān)數(shù)據(jù)的采集方法與ID,D完全一樣，只是存儲(chǔ)器的地址不同而已。2.2開關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸、存儲(chǔ)和顯示開關(guān)數(shù)據(jù)的傳翰利用觸摸屏的數(shù)據(jù)傳輸元件來實(shí)現(xiàn)，PLC.定時(shí)掃描IO.0口的狀態(tài)，當(dāng)狀態(tài)為ON時(shí)，將采集來的開關(guān)數(shù)據(jù)傳輸?shù)接|摸屏的外擴(kuò)存儲(chǔ)器ERWO中并在觸摸屏上顯示出來，同時(shí)在外擴(kuò)存儲(chǔ)器中生成名為。rw0.erp的文件。每檢測到一次ID.0的下降沿就利用指針的方式使ERWO寄存器的地

6、址加7,以使下次開關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸，將外擴(kuò)存儲(chǔ)器ERW。的指針存儲(chǔ)在觸摸屏的某個(gè)寄存器內(nèi)，確保每傳一次開關(guān)數(shù)據(jù)該寄存器的內(nèi)容就加7，使指針始終指向下，一次要接收開關(guān)數(shù)據(jù)的ERW0的首地址。3人機(jī)界面的設(shè)計(jì)觸摸屏作為工業(yè)控制系統(tǒng)中的人機(jī)交互設(shè)備，以其簡潔直觀的運(yùn)行界面，良好的可操作性，實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)處理能力，成為PLC的重要人機(jī)界面。根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，人機(jī)界面的設(shè)計(jì)主要包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢、設(shè)備運(yùn)行趨勢圖和歷史數(shù)據(jù)查詢等只部分。3.1實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢和趨勢圖實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查詢用來查詢生產(chǎn)和治污設(shè)備的開關(guān)情況，如圖3所示。這樣設(shè)計(jì)可將分散的生產(chǎn)和治污設(shè)備進(jìn)行集中監(jiān)控，工作人員只需通過觸摸屏就可查看各個(gè)設(shè)

7、備的運(yùn)行悄況，無需到生產(chǎn)現(xiàn)場，大大提高了工作效率。設(shè)備趨勢圖用來查詢最近一段時(shí)間內(nèi)設(shè)備的開關(guān)曲線，將生產(chǎn)設(shè)備和其相應(yīng)的治污設(shè)備放在一個(gè)趨勢圖中，可以實(shí)時(shí)查看生產(chǎn)設(shè)備運(yùn)行時(shí).治污設(shè)備的開關(guān)情況，有利于綜合比較、分析和處理.,設(shè)備趨勢圖如圖4所示。3.2歷史數(shù)據(jù)查詢歷史數(shù)據(jù)查詢是用來查詢某時(shí)段內(nèi)某個(gè)設(shè)備運(yùn)行的總時(shí)間。由于觸摸屏配方數(shù)據(jù)傳輸元件只提供一個(gè)偏移量指針，僅僅能滿足一臺(tái)設(shè)備的查詢需求，而對于多臺(tái)設(shè)備的查詢需求卻無能無力。因而我們采用了文件的方式對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫，由于每臺(tái)設(shè)