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博海告诉您供水监控系统设计与实现

发布时间:2012-09-05  新闻来源:

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楼宇供水系统采用“通用变频器+单片机(包括PID调节器)+工频/变频切换”的控制方案。现场控制器能够完成现场管网压力反馈值的数据采集、压力给定值的输入、模糊PID调节运算,最后将控制量送入变频器,控制水泵电机的转速,达到恒压供水的目的;同时通过CAN现场总线接收来自CAN其他节点(主要是上位监控计算机)的命令或者主动将自身的数据发送到CAN总线上供上位监控计算机接收,实现人机交互功能。
2 系统的硬件设计
2.1 基于CAN总线远程监控楼宇自动化系统的硬件设计
CAN(Controller Area Network)总线是一种支持分布式实时控制系统的串行通信局域网。其信号传输采用短帧结构,每一帧的有效字节数为8个,因而传输时间短,受干扰的概率低。由于其高性能、高可靠性、实时性等优点,已广泛应用于控制系统中的检测和执行机构之间的数据通信。CAN总线符合ISO11898标准,最大传输速率可达1MB/s(传输距离最大为40m),最大传输距离为10km(传输速率约为5k)。
基于CAN总线远程监控楼宇自动化系统的构成由计算机和各个智能节点组成,如图1所示。计算上安装具有高性能价格比的CAN 总线通讯接口卡PCI-9820 非智能两通道CAN 接口卡,该产品采用标准PCI 接口,能让计算机方便的连接到CAN 总线上,实现CAN2.0B 协议(兼容CAN 2.0A )的连接通讯。PCI-9820 接口卡配备两通道逻辑独立CAN 接口,使得在开发应用中更显方便和灵活:每个通道光电隔离,保护计算机机避免地环流的损坏,增强系统在恶劣环境中使用的可靠性。

本系统与DCS控制系统不同的是它的拓扑结构中不是所有的下位机都以上位机为中心,而是所有的节点都以“平等主体”的形式挂接在总线上,上位计算机仅仅作为CAN的一个平等智能节点。
2.2 楼宇供水系统现场控制器的硬件设计
楼宇恒压供水系统可分为:CPU模块、人机接口模块(包括键盘输入、LED显示电路)、A/D和D/A转换模块、DI/DO模块、CAN通讯模块五部分,如图2所示。
CPU模块中采用了ATMEL公司片内具有4KB FLASH ROM的单片机芯片AT89C51。为提高系统的可靠性,采用了具有电压监测、集成看门狗(Watchdog)的MAX1232芯片,可有效地防止程序的弹飞。A/D和D/A转换模块中信号输入电路主要是把压力变送器的电流(4~20mA)输出信号,经过电流电压变换芯片RCV420放大滤波转换成 0~5V的电压模拟信号,通过ADC0809模数转换,最终把采集到的多路模拟量信号转换成数字量信号;同样,经CPU模糊PID运算处理后,通过数模转换器AD558变换成0~10V的电压信号,控制变频器的输出转速。



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