基于USB與RS485總線的監控系統設計

摘要： PID 調節儀表與傳感器配合使用， 可以實現對鋼制品生產線上罩式爐溫度的測量與顯示。通過相應的執行器， 可以實現對相關罩式爐設備的PID 調節和控制、報警控制、數據采集和記錄。然而對于具備多條生產線， 而每條生產線使用多個PID調節儀表的現場環境而言， 依次對每個儀表進行操作并不方便。采用Borland C ++ Builder 6設計了PID 調節儀表的在線集中監控系統。，利用Borland C ++ Bu ilder 6功能強大的圖形化控制界面， 及SPComm控件在串行口下編程， 通過USB轉RS485協議轉換器， 很好地實現了對生產線上各個分區儀表的實時監測與遠程控制。

　　1 引言

　　為了有效地實現對生產線上各個分區儀表數據的實時監測及遠程控制， 采用Borland C ++ Bu ilder6, 通過USB轉RS485協議轉換器， 設計了PID 調節儀表在線集中監控系統。主要包括： 鋼制品生產線上罩式爐設備的溫度監測系統， 數據庫系統， 以及PID 調節儀表的讀寫數據系統。

　　2 監控系統總體結構

　　監控系統采用RS485總線結構， 通過U SB 轉RS485協議轉換器實現上位機與PID 調節儀表的網絡通信。RS485總線的特點是實施簡單方便， 通過RS- 485可以聯網構成分布式系統， 其允許最多并聯32臺驅動器和32臺接收器， 完全可以滿足生產現場配備多個PID調節儀表的組網需要。

　　圖1 監控系統總體結構

　　3 監控系統硬件設計

　　3. 1 自整定專家PID調節儀表

　　自整定專家PID 調節儀表具備100 ~ 240VAC寬范圍輸入的開關電源， 輸入采用數字校正及自校準技術， 測量精確穩定， 消除溫漂和時漂引起的測量誤差。儀表全面采用表面貼裝工藝， 并采用多重保護和隔離設計， 抗干擾能力強、可靠性好。

　　儀表采用先進的專家PID 智能調節算法， 控制精確穩定， 無超調， 具備高精度的自整定( AT )功能。

　　儀表輸出采用模塊化硬件結構設計， 可通過更換不同的功能模塊實現多種控制方式。PID控制輸出可選擇4mA ~ 20mA電流、( 1V ~ 5V電壓)、SSR驅動、單相/三相SCR過零觸發和單相SCR移相觸發等多種方式， 另有兩路報警輸出功能， 還可選配變送輸出， 或標準通訊接口( RS485或RS232)。

　　儀表具有多類型輸入功能， 一臺儀表可以配接不同的輸入信號(熱電偶/熱電阻/線性電壓/線性電流/線性電阻)， 大大減少了備表的數量。其適用范圍非常廣泛， 可與各類傳感器、變送器配合使用， 實現對溫度、壓力、液位、容量、力等物理量的測量和顯示，并配合各種執行器對電加熱設備和電磁、電動閥門進行PID 調節和控制、報警控制、數據采集和記錄。

　　3. 2 USB轉RS485協議轉換器

　　USB 轉RS485 協議轉換器是一款即插即用型的協議轉換器， 完全兼容U SB ( Universal Seria l Bus)Rev: 2. 0; 支持任何波特率、數據位、停止位、數據收發時間間隔等參數， 是一款自適應的協議轉換器。

　　支持RS- 232 /485界面， 2Mbps以上數據傳輸速率。

　　支持自動握手協議; 支持遠程喚醒和電源管理; 支持USB總線直接取電， 無需外接電源( DC 5V) ; 驅動程序分二次確認， 第一次為芯片驅動， 第二次為I /O 端口驅動， 為同一目錄下的驅動程序即可完成。

　　4 監控系統的軟件設計

　　監控系統的軟件系統采用Borland C++ Builder 6設計開發， 通過其功能強大的圖形化控制界面， 及SPComm控件在串行口下編程， 采用Modbus協議，通過USB 轉RS485協議轉換器， 很好地實現了上位機與PID調節儀表的通訊功能， 從而可以方便的通過對上位機監控系統界面的操作， 實現對生產線上各個分區儀表的參數監測與遠程操作控制。

　　該軟件系統主要包括三部分： 鋼制品生產線上罩式爐設備的溫度監測系統， 數據庫系統， 以及PID調節儀表的讀寫數據系統。