ADAM

ADAM（共6篇）

ADAM 篇1

随着发射机自动化的不断推进, 其附属设备自动化控制的需求不断显现出必要性, 但是在机房高电磁干扰, 取样点比较分散的情况下, 怎样做到控制准确, 经过不断比较和实验最终选择了研华的新型智能模块ADAM-6000系列模块。ADAM-6000系列模块基于Ethernet总线进行数据采集, 支持Modbus/TCP标准协议, 增加全新GLC (图形化逻辑控制) 及peer-to-peer (点对点) 功能, 可以通过Mod Bus/TCP协议和SCADA/HMI软件进行连接, 既有独立的条件和逻辑控制能力和点到点控制能力。与PLC等数据控制器件组合形成独特的最佳化I/O群组设计, 是Ad AM-6000系列智能模块成为可利用Ethernet达成数据集取及控制的产品。

1 ADAM-6000系列特点

1.1 工业以太网络通信基准:

Adam-6000模块支持Tcp/Ip及UDP over 10/100M bps Ethernet net works, 支持Modbus协议。

1.2 智能型运算逻辑:

Ad Am-6000系列提供内建控制运算逻辑与数学程序, 并提供典型的逻辑程序, 使编程更加方便和简单。

1.3 简易型HMI浏览器:

ADAM-6000系列不仅提供标准网页监控接口, 也同时具备客制化监控网页编辑功能, 可以实现企业端远程监控及控制功能。

1.4 最佳化I/O群组设计:

ADAM-6000的最佳化I/O群组, 是根据应用导向的概念来设计, 一对一的搭配使用, 可以根据实际需要与不同的设备组合, 达到最优化的设计, 同时减少工程和维护成本。

2 ADAM-6000系列的优点

2.1 对于强电磁辐射, 采集线路的屏蔽能力强, ADAM模块抗干扰性好, 两者结合比较容易解决干扰问题。

通过模拟量抗干扰测试如图1所示, ADAM模块经受了强电磁场辐射的考验, 采集的模拟信号平滑度好, 受电磁干扰比较小, 能够较好地正确反映模拟信号对应的信息, 具有很好的抗干扰性;其次ADAM模块属于分布式器件, 可以安装在离采集点很近的地方, 减少模拟信号传输距离, 有效避免了干扰信号的串入。

2.2 ADAM模块独立性好, 某一通道损坏或整个模块损坏, 不会影响其他通道工作或软件不工作。

测试ADAM模块, 当其中有通道损坏时不影响其他通道的正常工作, 而且在实际试验中, 也测试了当某个模块整体损害时, 上位机可以实时发现该模块异常, 也不会造成程序的崩溃, 这证明了ADAM模块独立性好, 不会出现因某个通道损坏, 造成整个设备不工作的可能性。

2.3 硬件线路简单、设备体积小、占地面少, 便于安装和维护。

ADAM模块体积小, 集成度高。ADAM输入模块可以在现场将多路输入模拟信号转换成一路数字输出信号, 这样可以减少线路的复杂程度;而ADAM 6066模块更将继电器集成在模块中, 这样省去了安装继电器以及相关电路的位置。这样使得采用ADAM模块的系统便于安装和维护。

2.4 整个系统软件便于升级、维护。

由于ADAM模块使用GLC (图形逻辑控制) 编程方式如图2所示, 它支持16个独立的逻辑规则运行, 每个逻辑规则仅需要四步骤:输入、逻辑、执行和输出, 条件之间通过逻辑关系完成, 完成后可以通过以太网下载到Ethernet I/O模块中执行了, 输出信号可以选择本地模块的输出, 也可以选择远程模块, 实现“傻瓜编程”, 为系统的改进升级创造了条件。

3 ADAM-6000在实际中的应用

3.1 模块的IP地址编码:

ADAM-6000系列模块是基于以太网络, 满足IP/TCP协议, 每一块模块都有一个唯一的地址, 通过地址实现模块之间的通信联络和识别, 模块的地址可以根据系统需要进行统一的划分, 将同一类型的划在统一号段内, 例如:1号机:ADAM-6017地址:172.4.64.111 ADAM-6024地址:172.4.64.112。

3.2 设计原理:

如单机温度控制系统框图3所示, 模拟量采样模块ADAM-6017实现对发射机的进水压力、出水压力、进水温度、出水温度、水箱水位的取样, 通过以太网交换机将控制数据送到模拟输出模块ADAM-6024输出直流电压通过变频器对冷凝器风机的变频控制;通过开关量模块ADAM-6066实现对百叶窗的开关状态检测和开关动作控制。

3.3 控制流程:

3.3.1通过ADAM-6017检测室外温度来自动判断冬季还是夏季运行模式。3.3.1.1当室外温度大于等于10℃时, 判断为夏季模式。3.3.1.2当室外温度小于10℃时, 判断为冬季模式。3.3.2冬季运行模式:3.3.2.1当发射机出水温度大于25℃、30℃、33℃、34℃时, 由ADAM-6017将控制信号送至ADAM-6024分别输出直流0V、2V、4V、8V电压通过变频器的外部模拟控制端口实现对风机的分段控制。3.3.2.2当发射机出水温度大于33℃时, 由ADAM-6017控制ADAM-6066输出开关量控制信号打开外出风百叶窗。3.3.2.3当发射机出水温度大于36℃时, 由ADAM-6017控制ADAM-6066输出开关量信号打开外进风百叶窗降低温度。3.3.3夏季运行模式:3.3.3.1当发射机出水温度大于30℃时, 由ADAM-6017输出控制信号控制ADAM-6066启动水洗风的1#水泵。3.3.3.2当发射机出水温度大于33℃时, 由ADAM-6017输出控制信号控制ADAM-6066启动水洗风的2#水泵。

结束语

我机房从2008年完成附属设备自动化改造, 到现在已经有七年时间, 系统稳定可靠, 夏季温度可以保持在30℃-38℃之间, 冬季可以保持在24℃-36℃之间, 同时也有效的降低了值班人员的劳动强度;我认为ADAM-6000系列智能模块集合以太网技术和分离式的I/O组合的优点, 为在复杂和恶劣环境下实现自动控制提供了一种不错的选择。

摘要：通过对亚当智能模块6000系列功能的介绍和优点的比较, 并阐述了应用在附属设备自动化中的设计思路和应用方案。

关键词：智能,以太网,可靠,稳定

参考文献

[1]ADAM-6000系列模块操作说明.

ADAM 篇2

作为工控及自动化领域的领先企业,研华科技在远程I/O领域有着多年的深厚积淀,其ADAM系列数据采集模块更是以令人瞩目的销量而成为研华的明星产品。近两年来,研华科技以“智能地球的推手”为企业使命,并致力于物联网领域的大力发展。面对日新月异的应用需求,研华的ADAM产品有哪些发展及变化呢?在日前结束的工博会期间,本刊记者有幸专访了研华科技领域的两位专家——研华(中国)工业自动化事业群产品业务经理张守廷先生及研华工业自动化事业群产品经理陈维庭先生,就ADAM产品领域相关问题作了深入交流。

两位专家介绍到,概括来说,目前研华的ADAM产品发展主要有三大趋势:产品线更丰富、产品更加智能化、软件及技术支持力度日趋深入。

过去,研华的数据采集产品主要面向RS-485通信,随着工业控制及自动化领域的发展,研华的ADAM产品扩展到对更多的现场总线的支持,包括EtherNet/IP、PROFINET等。此外,物联网领域的发展催生了越来越多的无线通信的应用需求,针对这些应用,研华的ADAM产品也相应地向无线领域拓展。

远程I/O产品的另一个发展趋势就是日趋智能化。相比过去较为传统的工业控制系统,物联网系统的网络范围更大、应用领域更为丰富,因而测量及控制节点数目更多、分布范围更广。面对这样的应用需求,传统的集中式控制方式难以胜任,因而要求产品更加智能化,具备相应的数据计算、处理以及控制等功能。

对于远程I/O产品的发展,研华科技另一个重要的发展方向则着力于产品支持及服务,以便能够为用户提供最大程度的便捷,这主要体现在软件以及系统方案方面的支持。研华的WebAccess软件能够为研华的客户提供极大地便利,大大减少客户工作量。此外,研华专门成立了DFT(Domain Focus Team)部门,该部门专注于研究不同行业的具体用户需求,以便能够为具体行业用户的特定需求提供完善的解决方案,从而大大缩短客户组建具体应用系统的时间。

两位专家特别向本刊记者介绍了研华在远程I/O领域的两类新产品——ADAM-2000系列无线数据采集模块及ADAM-6600系列产品。

ADAM-2000系列无线数据采集模块是研华科技专门针对物联网及无线传感器网络应用而设计的产品。该产品集成了温度、湿度、光照及CO2测量功能,并针对物联网应用需求特别进行了低功耗设计,采用普通电池供电,工作时间可达一年以上,并具备低电报警功能。该产品特别适合诸如环境监测、交通运输、矿山等应用领域。

ADAM-6600系列产品则是研华针对客户对智能化远程I/O产品需求而设计的新产品。该系列产品为用户提供基于IEC-61499标准的可编程控制功能,相比目前广泛采用的IEC-61131标准,IEC-61499标准特别针对分布式控制应用而设计,采用基于IEC-61499标准的控制模块,可以简化系统架构,实现更加高效率和智能化的功能。

通过与张先生和陈先生的交流,可以深刻地感受到研华以客户为先的发展理念。无论是产品的设计还是技术领域的探索,都可以发现研华的出发点——尽最大努力满足客户需求;尽最大努力为客户提供使用产品的便利。除了前面提到的DFT部门,张守廷先生还特别介绍了研华的另一个部门——AOnline,该部门是研华特别为远端客户提供的一个在线服务平台,尽管投入较大,但却能够为偏远地域用户提供雪中送炭般的支持,解决用户在解决方案及产品方面的困扰。

ADAM 篇3

研华科技ADAM-4000系列是通用传感器到计算机的便携式接口模块。专为恶劣环境下的可靠操作而没计。可独立提供智能信号调理、模拟量I/O、数字量I/O、数据显示和RS485通讯等功能, 内置看门狗功能可自动复位, 减少维护量;对不同任务可使用同一模块, 极大简化了设计工作并降低了维护成本。

本文主要采用ADAM-4000系列产品搭建系统, 实现温度、压力量的采集, 以及开关量输入、输出。

1 系统分析

PC机自带232口, 需连接RS-485设备。

1) 从串口特性分析:RS-232为1对1通讯单发单收, 而RS-485为1主多从, 1发32收。RS-485由于是1发多收的数据特性, 所以分为“Master”和“Slave”。一般情况下, “Master”发讯息, “Slave”收到“Master”的讯息后, 返回相应的答复。

2) 大多数工业计算机系统都带有标准的RS-232的端口。虽然RS-232得到了普遍的使用, 但它的传输速率、传输距离及网络容量还是有一定的限制。

3) 研华的ADAM-4000模块是RS-485设备, 所以如果一般工控机想要访问ADAM-4000模块, 需要通过ADAM-4520转换器。主机通过串口发出命令, 通过ADAM-4520发送到RS-485总线上, 命令中会指明针对哪个Address的ADAM-4000模块发送;相应地址的ADAM-4000模块收到命令后, 会返回相应的答复, 再通过ADAM-4520传送回主机的COM口。

4) ADAM-4000模块的配置、安装具有非常高的灵活性。模块间采用485通讯网络连接, 系统内可以有255个模块, 模块间的距离最大可以达到1200米, 通讯线路只要廉价的双绞线就可以了;模块体积小巧, 提供多种安装方式, 可以螺钉、导轨安装, 也可以层叠安装。

5) ADAM-4520隔离转换器能够在早期的RS-232系统上充分利用RS-422和RS-485的优点。它能够将RS-232信号透明转换为RS-422和RS-485信号。而无须改动PC上的任何硬件及软件。

2 硬件配置

按要求, 本文采用ADAM-4000系列模块具备分布式采集控制的特性, 以及较高的可靠性和性价比, 将现场压力变送器、温度变送器、开关量等的信号送给计算机。在通讯方式上, 采用RS-485串行数据通讯方式。

配置方案:ADAM-4520隔离转换模块、ADAM-4017模拟量输入模块 (8路) 、ADAM-4018热电偶输入模块 (8路) 、ADAM-4055数字量输入模块 (16路) ADAM-4068继电器输出模块 (8路) ;控制逻辑由一台研华IPC610上位机完成, 使用组态王上位组态软件编制控制程序。

2.1 R S-485总线技术

本系统通信采用RS-485总线实现。RS-485总线允许多个发送器连接到同一条总线上增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性, 扩展了总线的共模范围。它采用了平衡传输方式, 需要在传输线上接终端电阻。RS-485总线只能工作在半双工方式, 为保证通信的可靠性, 在通信系统设计时, 要根据通信要求制定合理的通信协议。RS-485接口标准主要用于多站互联。现在许多仪表具有RS-485通信接口。

其通讯方式采用RS-485总线通讯并利用RS-485与RS-232总线转换模块实现与PC机的通讯, ADAM-4520 (隔离RS-232到RS-422/485转换器) 可以在以前配置的RS-232系统中充分利用RS-422和RS-485的优点。它可以将RS-232信号转换为隔离RS-422或RS-485信号。不需要对PC硬件或软件做任何修改。

2.2 上位监控主机

采用研华公司目前在全世界广泛应用的标准IPC-610工业计算机, 这种计算机是专门为工业现场设计的, 具有比较的抗干扰能力, 并且插卡式的主板设计, 特别适用于现场安装和后期的维护。

2.3 研华ADAM模块

ADAM-4017/4018是一款16位、8通道的模拟量输入模块, 所有通道上都提供可编程输入范围。它能够在模拟量输入通道与模块之间提供3000VDC的光隔绝保护, 以避免模块和周边设备被输入线上的高压损坏。ADAM-4017/4018提供信号条件, A/D转换, 范围和RS-485数字通信功能。该模块通过在A/D输入和变压器之间提供高达3000伏直流电进行光隔离, 防止了设备遭到地面环流和震荡的损坏。当受到主机提示时, 该模块将通过标准RS-485接口向主机发送数据。ADAM-4068继电器输出模块能够进行远程控制, ADAM-4068提供4/8个继电器通道, 其中一半通道为A型, 另一半为C型。这些模块非常适合开关控制、低压开关控制。

3 软件设计

本系统采用组态王6.5作为组态软件, 研华ADAM-4000模块与组态王实现了无缝对接, 在组态王下可以方便的对系统硬件进行组态。

3.1 硬件组态

硬件接线完成以后, 需要在主机上运行研华ADAM-4000系列远程模块驱动程序 (购买时自带) 。

1) 安装ADAM Utility;2) ADAM Utility快速使用, 选择COM1或COM2, 点击工具栏快捷键Search;3) 弹出“Search Installed Module”窗口, 提示扫描模块范围, 允许0-255、RS-485网络扫描;4) 点击模块, 进入测试/配置界面;5) 在TOOL菜单, 选择Te rm inal功能, 弹出用于测试命令对话框;6) 模块配置:可以配置模块地址、通信速率、量程范围、数据格式、工作方式、通讯协议等。

3.2 软件组态

本系统利用组态王的模块化设计及其灵活性好、稳定性高、易于实现等优点, 进行了系统的软件设计。通过组态王主要实现了以下功能:主界面、控制界面、系统历史报表和实时报表、历史曲线和实时曲线、报警保护等。

1) 主界面完成系统总体监视 (温度、压力) , 可以通过画面切换实现系统各种功能。2) 实时曲线和历史曲线。实时、历史温度曲线。3) 系统历史报警和实时报警。记录温度、压力报警时间、报警日期、所属报警组、报警值等。4) 系统报表。系统报表可以分为温度、压力的实时报表和历史报表。5) 控制界面。通过控制界面可以按事先规定好的工作逻辑实现系统的启动与停止, 当出现报警时可以手动对系统参数进行调整, 严重故障时也可实现系统的紧急停车和安全复位等。

3.3 数据库设计

组态王产生的报警和事件信息可以通过ODBC记录到开放式数据库中, 采用Access数据库。在使用该功能之前, 首先在数据库中建立相关的数据表和数据字段, 然后在系统ODBC数据源中配置一个数据源 (用户DSN或系统DSN, 该数据源可以定义用户名和密码等权限) 。组态王提供了一个通过ODBC数据源访问开放型数据库中大量数据的控件Kv DBGrid。通过该控件, 可以设置不同的查寻条件访问数据库, 进行数据查询, 还可将查询结果按照表格的方式打印出来。

4 结语

使用研华的ADAM模块进行温度、压力采集的解决方案:

1) 目前监控普遍采用常规仪表控制, 而本设计采用研华ADAM远程监控模块, 利用RS-485总线进行传输, 实现监控模块在现场, 只将被监控信号传送回控制室的控制方案, 简化了控制系统的组成, 提高了系统运行的可靠性。

ADAM 篇4

ADAM-5550KW(简称5550KW)是一款8槽可编程自动化控制器PAC(Programmable Automation Controller),其硬件系统主要包括2个部分:主机箱和I/O模块。主机箱包括:1块CPU卡、1个电源模块、1块8槽无源底板和4个串行通信接口。内置2块CPU,上层AMD GeodeTM GX533M CPU负责相当于PC机部分的工作,如HMI软件、数据库支持、强大的运算能力等。下层ARM7 CPU负责底层I/O模块的操作和控制,保证I/O端口的实时、稳定、可靠操作。配置有128 MB DDR SDRAM内存,其中1 MB具有电池备份功能,以及1块CompactFlash卡[1]。

5550KW采用WinCE5.0操作系统,内嵌ProConOS内核控制引擎;既能通过软逻辑软件KW-Multiprog,采用PLC语言编程,也可以用.NET或e VC编程,还可以将这两者结合起来同时使用;支持Modbus/TCP和Modbus RTU协议[2,3,4,5,6,7],方便和不同的第三方Modbus设备交换数据。

本文对5550KW PAC及其IO模块ADAM-5017s(简称5017s)进行编程控制,综合利用装置内置的2块CPU,完成数据的采集过程[8]。

1 系统构成

1.1 系统组成原理

系统总体构成如图1所示,I/O模块选用5017s。5017s是12路同步高速模拟量输入模块,每通道带1KByte的FIFO(First In First Out);单通道最快3 kHz采样速率,输入为±10 V、±5 V等双极性信号;采用2个同步采样A/D电路,每个电路处理6路同步采样信号,2个电路之间实现同步,这样就实现了12路同步采样。

由现场电压互感器(TV)、电流互感器(TA)输出的电量信号经电量变送器转化为(-10～+10)V范围内的电压信号送入5017s,5017s按照采样频率对信号采样后送入FIFO中,ARM7 CPU再将FIFO中的数据送入到Modbus空间,Modbus空间中的数据由AMD CPU送到内存中缓存起来,在收到上位机发出的停止采集命令后将缓存中的数据上传到上位机中。

上位机和下位机之间的信号(状态信号、控制信号)通信由Modbus/TCP协议实现,采集数据的上行通过TCP/IP协议[9]实现。

1.2 系统总体设计思路

按照数据流程,将整个系统划分为3个功能模块[10]:

a.下位机数据提取模块;

b.下位机数据收集与上传模块;

c.上位机数据接收与分析处理模块。

下位机数据提取模块在Multiprog中编程实现,负责将5017s FIFO中的数据送到Modbus空间;下位机数据收集与上传模块在WinCE下编程实现,负责从Modbus空间中收集数据,并在采集结束时上传到上位机;上位机数据接收与分析处理模块在收到下位机的上传请求时接收数据并缓存起来以供分析处理。

5550KW系列控制器为Modbus功能预留了16KByte的内存空间。内存块能够保存用户信息,并能通过Modbus协议交换数据。Modbus地址被定义在42001～49999之间,对应内存块的地址被定义在mw3.0～mw3.159 96之间[1]。

Modbus空间既是下位机中2个模块之间数据传输的中介,也是它们之间信息共享的枢纽。一方面,在数据传送过程中,为了避免重复拷贝和数据遗漏,模块之间需要通过Modbus空间共享各自的状态信息;另一方面,5017s FIFO中的数据必须经过Modbus空间才能进入到底层ARM7 CPU所无法访问的WinCE内存空间。在上位机和下位机之间,Modbus空间起到同样的作用,如图2所示。正是借助Modbus空间,分别运行在3块不同CPU下的3个程序才能相互协调,分工合作,共同组成这个数字采集系统的软件系统。该方案使5550KW的硬件资源得到充分利用。

2 下位机数据提取模块

2.1 数据的定位

5017s FIFO的工作方式[13,14]如图3所示,数据从FIFO的首端进入,以采样频率不断向尾端移动,腾出空间给后续数据,到达尾端后即被丢弃,这和排队的原理是一样的。

如果直接把FIFO中的数据复制到Modbus缓冲区,那么当复制程序的执行周期小于FIFO中数据自上一次读取后全部更新一遍的周期时,势必造成数据重复拷贝;反之,当复制周期大于更新周期时,会导致部分数据还没来得及复制就已经丢失;只有当两者严格相等时,才能将FIFO中的数据既不重复也不遗漏地送入Modbus缓冲区,而这是很难做到的。解决的方法是从FIFO中截取一段数据放到另外开辟的一个缓冲区中,得到一个数据快照。以上一次复制数据的最末若干数据为标志,沿着数据移动的反方向,对数据快照中的数据逐个比对,从而确定新旧数据的分界位置,如图4所示。

2.2 数据送到Modbus缓冲区

Modbus缓冲区作为数据传输的中转站,本文将其设计为类似于堆栈的工作方式[15],如图5所示。从缓冲区头部开始,数据被依次压入,向缓冲区尾部生长,缓冲区填满后又返回头部继续压入数据。在将数据快照中新采集的数据送入Modbus缓冲区之前,需要先完成2项工作,一是判断缓冲区中的剩余空间是否足够,二是判断是否会超出缓冲区尾部。

这里“剩余空间”指的是Modbus缓冲区中,已被读取过的数据所占的那部分空间。前面提到,下位机2个模块是同时访问Modbus缓冲区的,这就有可能出现这样一种情况:数据收集模块还未来得及读走数据,就已经被数据提取模块写入的数据覆盖掉,从而导致数据丢失。由于“剩余空间”的大小同时受到2个模块的影响,为了确定其大小,可设置2个指针,一个是数据提取模块写指针,指示当前缓冲区中数据提取模块写入的数据的前沿位置;一个是数据收集模块读指针,指示当前缓冲区中已经被数据收集模块读取过的数据的前沿位置。这2个指针的信息通过Modbus空间共享。

由于Modbus缓冲区被设计成可循环读写的,如果写入到其中的数据会超出缓冲区尾部,则应该折返到缓冲区头部继续写入超出的部分数据。下位机数据提取模块总的流程如图6所示。

3 下位机数据收集与上传模块

下位机数据收集与上传模块在5550KW内置的WinCE环境[16]下运行,负责将Modbus空间中的数据不断地拷贝填充到WinCE内存中累积起来,直到收到上位机发出的停止采集命令后,再将内存中缓存的数据全部上传。和数据提取模块类似,从Modbus缓冲读取数据时,同样要考虑到2个问题:Modbus缓冲区中新数据的定位以及WinCE内存是否足够。新数据的定位可借助上文提到的读、写2个指针实现。由于WinCE内存是数据在下位机的最后一站,不可能设计成像Modbus缓冲区那样可以循环写入,当内存空间不足时,即使没有收到上位机发出的停止采集命令,下位机也应自行停止采集过程,并自动向上位机发出上传数据的请求。

数据上传的过程需要下位机上传模块和上位机数据接收模块相互协调完成。上位机发出停止采集命令后,下位机计算出需要上传的数据总量,并将此信息写入Modbus空间,上位机读取到数据总量信息后,据此预先分配好合适大小的缓存区,然后通知下位机开始上传数据。在上传进行过程中,还需要交换当前正在传输的通道号等信息。模块流程图见图7。

4 上位机数据接收与分析处理模块

上位机数据接收与分析处理模块监听下位机的数据上行端口,在收到下位机发出的连接请求后即开始接收数据。数据接收完毕后输出图形,也可存盘,以供进一步的分析处理。按照本文所述方案设计的发电机励磁以及同期监测仪器已批量生产并投入运行。

5 结语

ADAM 篇5

LabWindows/CVI是以C语言为基本编程语言的虚拟仪器软件。利用ADAM-4118热电偶和LabWindows/CVI完成对数据的采集、存储和分析工作[1]。工控机通过RS-232, 中间经过RS-232和RS-485的转换器与热电偶进行通讯, 被测参数的实时信号通过串口传送给工控机。

1.1 软件设计

程序开发用LabWindows/CVI, 它是Windows环境面向计算机测控领域的虚拟仪器软件开发平台[2]。在编程过程中直接调用用户界面函数并且利用热电偶提供的函数, 进行系统的软件设计。其中RS-232函数库提供了各种方式的串口通讯函数和IO函数。

1.2 硬件设计

硬件主要由ADAM-4118热电偶模块与工控机连接进行数据采集和显示。ADAM-4118将热电偶转换为RS-485信号, 传输到电脑上。又普通机有RS-232接口, 而无RS-485, 所以需采用RS-232到RS-485的转换器。

2 基于CVI和ADAM-4118热电偶的数据采集设计方案

本数据采集系统的建立分以下几步:

第一步, 利用LabWindows/CVI建立用户界面。其包括四个数据采集模块, 每个模块有8个通道。

第二步, 在界面上建立控件按钮, 如数据采集按钮, 数据确认按钮、保存、显示按钮。

第三步, 在编程过程中使用多线程机制以保证数据采集的实时性, 提高CPU的利用率和程序的执行效率。

在LabWindows/CVI编程中, 使用主线程进行创建、显示并运行用户界面。使用次线程进行数据的采集、存储及其他操作。本系统在编程时除使用主线程外, 还采用了3个不同的次线程, 分别进行数据采集与分析, 数据显示, 数据存储[4]。

3 温度采集系统的设计

本系统主要包括操作面板设计和实现数据实时采集功能的程序设计。

3.1 操作面板设计

用户操作面板如图1所示。

面板的设计主要是利用了LabWindows/CVI中的用户界面库函数所提供的函数及通过改变对象的属性来实现的。图1是采集系统的前面板。

3.2 温度采集

用ADAM-4118热电偶采集到的温度是以℃为单位。编程时, 热电偶提供了一些命令来实现功能, 以准确掌握计算机配置相关信息, 达到对数据的准确控制。

3.3 数据存储

由于ADAM-4118热电偶内部拥有信号转换模块, 就不用对采集到的数据进行曲线拟合了。数据的存储, 是分别以四个数组Read1, Read2, Read3, Read4来存储4个模块采集的温度。此外, 本程序采用fprintf函数建立一个后缀为dat的动态数据保存文件。“M1234”表示采用四个热电偶模块同时采集数据;“1”表示确认采集数据的次数为1次 (因为采用的存储方式为手动存储) 。

4 总结

本文以LabWindows/CVI为开发平台, 以ADAM-4118热电偶和工控机为主要硬件平台进行数据采集系统的建立。此系统能够及时采集和存储数据。故可以到不同的实际环境中对温度的变化进行实时监控。实践表明, 此系统利用人机界面简化了操作步骤。可以代替许多复杂的硬件系统, 节省开支。

参考文献

[1]史君成, 张淑伟, 律淑珍.LabWindows/CVI虚拟仪器设计[M].北京:国防工业出版社, 2007.

[2]余军, 张璐莹.虚拟现实技术及其应用[J].河南:天中学刊, 2007-5.

[3]马瑞新, 田琳琳, 赖晓晨.基础C++程序分析与设计[M].大连:大连理工大学出版社, 2007.

ADAM 篇6

1 系统总体设计

新型太阳能电池灌封系统以研华610型工控机作为监控中心, 采用Lab VIEW2012实现上位机人机界面的开发, 采用ADAM6000模块作为数据采集与控制系统核心, 通过ADAM4520模块完成ADAM6000模块RS-485接口到RS-232接口信号的转换功能, 并采用Modbus协议实现了工控机和ADAM6000模块之间采集数据的实时传输。由于Lab VIEW集成了各种通信协议, 提供了丰富的网络化组件, 具有强大的网络通信功能, 因此该系统既可以在本地计算机运行, 也可以利用Lab VIEW软件平台的Web服务器功能使得Internet网络上的任何一台计算机均可直接通过网页访问现场数据信息进行远程监控, 以便于设备管理人员及时了解现场运行状况。系统架构如图1所示。

2 系统硬件

2.1 组成

系统主要采用ADAM6000模块作为数据采集单元, 并将现场采集数据及时上传给监控中心, 通过Lab VIEW软件完成太阳能电池真空树脂灌封过程温度及真空度等参数各个采集点的实时监控、记录存储和超限报警功能, 同时通过相应的控制策略完成控制功能, 为生产工艺优化提供基础数据, 其硬件组成如图2所示。

2.2 硬件选型和工作过程

根据太阳能电池真空树脂灌封工艺要求, 系统需要监测AB料罐、管路、混合器和灌封舱内的温度、真空度、液位及流量等参数, 选用的各类传感器、ADAM模块及系统工作过程如下[2~5]:

a.采用K型热电偶采集现场15路温度信号, 选取了两个八路带DO的ADAM-6018作为温度检测模块, 同时采用差分输入方式, 消除了共模噪声的影响, 该模块使用Modbus协议编程时AI功能的地址为40001~40008, DO功能的地址为00017~00024, 温度上限报警功能地址为00131~00138, 下限报警功能地址为00141~00147。另外选取了3个具有六路DI的ADAM-6060继电器模块, 完成温度加热功率的调节。首先ADAM-6018模块将热电偶采集的温度数据及时上传给工控机, 并与Lab VIEW软件环境中设定的温度进行比较, 将偏差和偏差变化率通过二维模糊PID控制器调整后对加热器做出相应的动作, 从而实现温度的闭环控制。若温度超过设定范围, 则控制器立即报警并切断电源停止加热, 在整个温度的调节过程中主要通过Kp、Ki和Kd3个参数来改变系统的超调量和动态响应速度, 满足实际温度控制要求。

b.选用ZJ-52T型真空规管和YK-1004型智能电阻真空计对真空度进行精确测量, 一方面将真空度数值显示在LED显示屏上, 另一方面从真空计输出4~20m A标准电流信号, 经ADAM-6024采集并在Lab VIEW软件中显示各路真空度数值、真空度实时曲线以及历史数据等。在控制过程中, 若真空度过高将会产生报警输出并释放真空进行排气操作。

c.由于料液具有粘度高和流速慢的特点, 选用无可动部件的SBL系列法兰管道式夹套保温靶式流量计对各路流量进行测量, 为后续工艺的顺利进行提供保障。可将流量计输出的4~20m A标准电流信号, 经ADAM-6017采集并根据流量和电流之间的线性关系计算出流量瞬时值并在LabVIEW中实时显示。

d.为了使料液温度均匀并达到降低粘度的目的, 料罐内设计了搅拌器, 但为防止搅拌器出现空转或液体外溅, 系统设置了液位上、下限, 当料液超过底层搅拌器桨叶时才可以启动搅拌电机, 当料液达到最高位置时则要停止加料, 一般上限位置不能超过料罐高度的85%。但由于粘性料液容易在电容式传感器上产生挂料现象, 使得测量误差较大, 且搅拌过程中有大量气泡产生, 从而产生了虚假液位, 因而采用射频导纳物位计来解决挂料这一问题, 并将输出的4~20m A电流信号经ADAM-6017采集传给上位机显示, 并在LabVIEW环境中采用单神经元自适应PID算法来消除虚假液位, 实现液位的精确测量。

e.由于工控机配置的是RS-232标准串行接口, 一般用于20m以内的通信, 为了使传输信号距离达到千米以上且与ADAM6000模块的电气规范一致, 采用ADAM4520作为信号转换器来实现RS-485/RS-232的电平转换功能。

f.选取3个具有八路DI和八路DO的AD-AM-6052模块来实现各参数超限时的报警信号输出以及阀门、电磁阀、真空泵、空压机的启、停控制, 该模块使用Modbus协议编程时DI功能的地址为0001~0008, DO功能的地址为0017~0024。

3 系统软件

3.1 Lab VIEW中Modbus通信配置

Lab VIEW与ADAM6000模块的通信主要有NI Modbus和NI OPC Server两种方式[6~9], 鉴于Lab VIEW与ADAM6000模块都支持Modbus通信协议, 因此采用前者实现两者之间的通信。LabVIEW 2012平台下配置Modbus通信时需安装Datalogging and Supervisory Control Module和Modbus Library for Lab VIEW工具包, 该类工具包提供了标准以太网和串口的Modbus通信, 可在LabVIEW软件中执行Modbus协议, 通过创建Modbus I/O Server、建立Modbus Ethernet通信及创建约束变量等步骤来实现, 其中端口号默认为502, 这是目前仪表与自动化行业唯一分配到的端口号, IP地址为本机设定的127.0.0.1, 具体如图3、4所示。

3.2 ADAM6000模块的配置

ADAM6000模块的初始化首先采用研华公司配套的测试软件Advantech ADAM/APAX.NET U-tility和Advantech Modbus TCP OPC Server对其进行设置和测试, 如搜索模块地址、干湿接点测试、计数/计频/脉冲输出等功能测试、查看Modbus通信码、设置目标节点的Modbus偏移地址及选择正确的Modbus功能码等。然后在Lab VIEW环境中对ADAM6000模块进行配置, 如搜索到ADAM-6060模块后将其初始IP地址10.0.0.1修改为192.168.10.×××, 同时对模块的输入/输出量程、延时时间及设备ID等进行初始化配置, 并根据自动生成的函数和相应的功能节点编写程序, Lab VIEW环境中ADAM-6060模块的配置程序如图5所示。

3.3系统监控软件

系统监控软件的设计借鉴软件工程模块化的设计思想, 采用Lab VIEW2012来实现各路温度、真空度、流量和液位信号的实时监控。根据太阳能电池真空树脂灌封工艺要求, 监控软件具有系统登录、参数设置、数据采集、数据存储、数据处理、曲线显示、声光报警、报表打印、历史数据查询、历史曲线查询、磁盘管理及模糊PID等控制功能, 以便测试人员对设备的运行情况及时分析和处理。其中, 数据存储主要采用Microsoft Access建立数据库, 通过基于ADO技术的Lab SQL工具包实现对数据库的访问[10~13], 同时可保存为包含时间信息的数据电子表格文件;历史数据查询模块便于工程技术人员根据日期进行查询, 对以往数据进行对比分析, 为工艺优化提供必要的参考;声光报警模块是系统可靠运行不可缺少的, 当信号超出软件设定的上、下限时, 系统采用声音和指示灯闪烁的形式报警;报表打印模块可以将实时数据曲线及历史曲线等以报表的形式打印出来, 便于系统的运行和维护;磁盘管理模块会定时对磁盘空间进行检测, 若剩余磁盘空间不足时会自动对数据库的数据进行删除, 其监控系统主界面如图6所示。同时, 该系统也可以利用Lab VIEW的网络发布功能配置Web Server, 如文件路径和网络设置、客户机访问权限设置及VIs访问权限设置等实现远程监控, 以方便工程管理人员浏览。

4 结束语