專利名稱：一種基于bl2000的以太網(wǎng)測控實驗平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是二種工業(yè)測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實驗平臺，分別為以太網(wǎng)(ETHERNET)控制網(wǎng)絡(luò)和無線通信控制網(wǎng)絡(luò)。
背景技術(shù)：
目前，采用無線通信技術(shù)的工控產(chǎn)品很多，有的采用RF調(diào)頻通信原理；有的采用擴頻通信原理。根據(jù)發(fā)射功率的不同，無線通信的距離也各不相同。也有很多公司開發(fā)出了應(yīng)用于不同場合的無線數(shù)傳模塊，大大方便了無線通信測控系統(tǒng)的設(shè)計。以太網(wǎng)(Ethernet)是目前最流行的局域網(wǎng)體系結(jié)構(gòu)，它具有開放性、低成本、廣泛應(yīng)用的軟硬件支持等明顯優(yōu)勢。最近幾年，以太網(wǎng)正在從不同的的途徑進入到工業(yè)自動化和過程控制市場，應(yīng)用范圍有了很大發(fā)展，一些廠商推出了許多相關(guān)產(chǎn)品。以太網(wǎng)最典型的應(yīng)用形式是Khernet+ TCP/IP，即靈活的Khernet底層加上幾乎已成通用標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議TCP/IP，使得以太網(wǎng)能夠非常容易地集成到以hternet和Web技術(shù)為代表的信息網(wǎng)絡(luò)中。這一突出優(yōu)點，加上能夠滿足各種要求的足夠帶寬(10M到100M)、開放性的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、低廉的盡管目前通過以太網(wǎng)實現(xiàn)實時工業(yè)控制還需要解決很多問題，但這是一個必然趨勢，國際上已制成本，促使以太網(wǎng)在工業(yè)領(lǐng)域得到越來越多的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是以太網(wǎng)(ETHERNET)控制網(wǎng)絡(luò)和無線通信控制網(wǎng)絡(luò)為核心的測控網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實驗平臺。針對本科教學(xué)的旨在調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性。解決上述問題所采取的技術(shù)方案是
一種基于BL 2000的以太網(wǎng)測控實驗平臺，分為兩大部分一是由Z-World公司的以太網(wǎng)接入控制器BL2000、網(wǎng)絡(luò)集線器HUB構(gòu)成的以以太網(wǎng)為通訊路徑；I/O量控制實驗?zāi)K、 交通燈控制實驗?zāi)K、液體混合控制實驗?zāi)K、電熱爐溫控實驗?zāi)K；二是由無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT (兩個，一個接受、一個發(fā)送)、數(shù)字量模塊7044、模擬量輸入模塊7012、模擬量輸出模塊7021構(gòu)成的以無線傳輸為通訊路徑的；上位機應(yīng)用Dynamic C、VB編程軟件。以太網(wǎng)接入控制器BL2000用于實現(xiàn)實時現(xiàn)場控制；其串行口 10BASE-T Ethernet 網(wǎng)絡(luò)接口通過HUB與上位機的網(wǎng)卡連接，形成基于瀏覽器的監(jiān)控系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)帶寬IOM ；以太網(wǎng)接入控制器BL2000是9路12位模擬量輸入和2路12位模擬量輸出；4個串行口 ；本發(fā)明中以太網(wǎng)接入控制器BL2000引出4路模擬量輸入((TlOV)；引出2路模擬量輸出(0、V)；
無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT通過RS232與上位機相連，另一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT通過串行接口 RS485與數(shù)字量模塊7044相連，數(shù)字量模塊7044通過串行接口 RS485與模擬量輸入模塊7012、模擬量輸出模塊7021形成串聯(lián)模式，從而使上位機的數(shù)字量可以傳到實驗?zāi)K上，實驗?zāi)K上的模擬量也可以通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)傳到上位機顯示并處理。
本發(fā)明的工作原理及操作程序
一種基于BL 2000的以太網(wǎng)測控實驗平臺，結(jié)構(gòu)示意圖分別如圖1、2所示，是由以太網(wǎng)接入控制器BL2000、網(wǎng)絡(luò)集線器HUB、I/O量控制實驗?zāi)K、交通燈控制實驗?zāi)K、液體混合控制實驗?zāi)K、電熱爐溫控實驗?zāi)K；無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT、數(shù)字量模塊7044、 模擬量輸入模塊7012、模擬量輸出模塊7021構(gòu)成的。I/O量控制實驗?zāi)K與以太網(wǎng)接入控制器BL2000接通，以太網(wǎng)接入控制器BL2000 通過HUB與上位機的網(wǎng)卡連接，即可在上位機的網(wǎng)頁中觀察各個數(shù)字量與模擬量的變化， 當(dāng)改變實驗箱上的各個按鈕狀態(tài)，網(wǎng)頁上各個按鈕的狀態(tài)也會相應(yīng)的改變；
交通燈控制實驗?zāi)K與以太網(wǎng)接入控制器BL2000接通，以太網(wǎng)接入控制器BL2000 通過HUB與上位機的網(wǎng)卡連接，即可在上位機的網(wǎng)頁中觀察紅、黃、綠各個交通燈的狀態(tài)， 網(wǎng)頁上的顯示情況與實驗面板上的情況一致液體混合控制實驗?zāi)K與以太網(wǎng)接入控制器 BL2000接通，以太網(wǎng)接入控制器BL2000通過HUB與上位機的網(wǎng)卡連接，網(wǎng)頁上顯示當(dāng)前液體灌所處狀態(tài)，設(shè)定液體混合的總重量，混合比及攪拌時間，通過旋動模擬混合罐重量電位器，可觀察在液體不同重量是，液體灌分別處于，添加液體、液體攪拌、排出液體的狀態(tài)；
溫度控制實驗?zāi)K的模擬量輸入端與溫度傳感器PTioo相連，溫度傳感器PT100將檢測到的爐內(nèi)實時溫度傳送給實驗?zāi)K，在實驗?zāi)K上顯示實時溫度，電熱爐溫控實驗?zāi)K與以太網(wǎng)接入控制器BL2000接通，以太網(wǎng)接入控制器BL2000通過HUB與上位機的網(wǎng)卡連接，在網(wǎng)頁上顯示實時溫度；同時，輸出控制電壓接到電熱爐上，控制電熱爐的加熱電壓使溫度達到期望值。無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT通過RS232與上位機相連，另一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT通過串行接口 RS485與數(shù)字量模塊7044相連，數(shù)字量模塊7044通過串行接口 RS485與模擬量輸入模塊7012、模擬量輸出模塊7021形成串聯(lián)模式，從而使上位機的數(shù)字量可以傳到實驗?zāi)K上，實驗?zāi)K上的模擬量也可以通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)傳到上位機顯示并處理。I/O量控制實驗?zāi)K，與無線傳輸模塊(由一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT、數(shù)字量模塊7044、模擬量輸入模塊7012、模擬量輸出模塊7021構(gòu)成)接通，通過另一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT與上位機接通，即可在上位機的界面中觀察各個數(shù)字量與模擬量的變化，當(dāng)改變實驗箱上的各個按鈕狀態(tài)，界面上各個按鈕的狀態(tài)也會相應(yīng)的改變；
交通燈控制實驗?zāi)K，與無線傳輸模塊(由一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT、數(shù)字量模塊7044、模擬量輸入模塊7012、模擬量輸出模塊7021構(gòu)成)接通，通過另一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT與上位機接通，即可在上位機的界面中觀察紅、黃、綠各個交通燈的狀態(tài)，界面上的顯示情況與實驗面板上的情況一致；
液體混合控制實驗?zāi)K，與無線傳輸模塊(由一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT、數(shù)字量模塊7044、模擬量輸入模塊7012、模擬量輸出模塊7021構(gòu)成)接通，通過另一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT與上位機接通，界面上顯示當(dāng)前液體灌所處狀態(tài)，設(shè)定液體混合的總重量，混合比及攪拌時間，通過旋動模擬混合罐重量電位器，可觀察在液體不同重量是， 液體灌分別處于添加液體、液體攪拌、排出液體的狀態(tài)；
溫度控制實驗?zāi)K的模擬量輸入端與溫度傳感器PT100相連，溫度傳感器PT100將檢測到的爐內(nèi)實時溫度傳送給實驗?zāi)K，在實驗?zāi)K上顯示實時溫度，電熱爐溫控實驗?zāi)K與無線傳輸模塊(由一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT、數(shù)字量模塊7044、模擬量輸入模塊7012、模擬量輸出模塊7021構(gòu)成)接通，通過另一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT與上位機接通，在界面上顯示實時溫度；同時，輸出控制電壓接到加熱爐上，控制電熱爐的加熱電壓使溫度達到期望值。操作步驟
1、將I/O量實驗?zāi)K與試驗系統(tǒng)連接好，開啟電源后，運行上位機無線通信界面程序， 進入I/O實驗界面，選擇模塊型號，通過調(diào)整實驗箱面板上的按鈕、開關(guān)和電位器以及監(jiān)控界面對現(xiàn)場的控制狀態(tài)進行I/O量的輸入/輸出操作；同樣方法可以實驗交通燈的控制實驗，選擇控制模式，并調(diào)整紅、黃、綠燈的接通時間，觀察效果；
2、進行液體混合控制實驗時，將實驗?zāi)K與系統(tǒng)連接好，開啟電源后，運行上位機無線通信界面程序，進入液體混合界面，設(shè)定液體混合的總重量，混合比及攪拌時間，通過旋動模擬混合罐重量電位器，可觀察在液體不同重量是，液體灌分別處于，添加液體、液體攪拌、 排出液體的狀態(tài)；
3、進行溫度控制實驗時，將實驗?zāi)K與系統(tǒng)相連，將模塊的輸出與電熱爐的輸入相連， 在上位機上設(shè)定期望溫度值，以及PID的各個參數(shù)值，便可在上位機的界面上觀察溫度的變化曲線。5、上位機上應(yīng)用Dynamic C、VB編程軟件。本發(fā)明的優(yōu)點
實現(xiàn)了以太網(wǎng)遠程測控和無線遠程控制兩種不同的網(wǎng)絡(luò)化遠程控制系統(tǒng)工程訓(xùn)練和實驗，而這兩種技術(shù)是目前工業(yè)上廣泛采用的最先進的測網(wǎng)絡(luò)化測控技術(shù)，是測控技術(shù)與儀器專業(yè)本科生專業(yè)特色的體現(xiàn)。對于測控技術(shù)與儀器專業(yè)和自動化專業(yè)，將網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)與工業(yè)過程相結(jié)合，形成以網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)為紐帶，熱水鍋爐為被控對象的綜合實驗平臺。綜合了多門專業(yè)知識，使學(xué)生達到學(xué)以致用，融會貫通。開放式模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，學(xué)生可以自己設(shè)計和實現(xiàn)不同的測控功能，也可以設(shè)計不同的過程控制儀表，可以完成多個課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計題目。為實驗系統(tǒng)的進一步升級、擴充提供支持。


圖1為本發(fā)明的基于以太網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的基于無線傳輸結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本發(fā)明的溫度控制結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式一種基于BL 2000的以太網(wǎng)測控實驗平臺，如圖1所示，是由以太網(wǎng)接入控制器 BL2000 6、網(wǎng)絡(luò)集線器HUB 5、上位機7、I/O量控制實驗?zāi)K1、交通燈控制實驗?zāi)K2、液體混合控制實驗?zāi)K3、電熱爐溫控實驗?zāi)K4、無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT 8與10、無線接收天線9數(shù)字量模塊7044 11、模擬量輸入模塊7012 12、模擬量輸出模塊7021 13、構(gòu)成的。
I/O量控制實驗?zāi)K1與以太網(wǎng)接入控制器BL2000 6接通，以太網(wǎng)接入控制器 BL2000 6通過HUB 5與上位機7的網(wǎng)卡連接，運行上位機7上IE瀏覽器，輸入正確的IP 地址，即可在上位機的網(wǎng)頁中觀察各個數(shù)字量與模擬量的變化，當(dāng)改變實驗箱上的各個按鈕狀態(tài)，網(wǎng)頁上各個按鈕的狀態(tài)也會相應(yīng)的改變；同樣辦法將交通燈控制實驗?zāi)K2與以太網(wǎng)接入控制器BL2000 6接通，亦可在上位機的網(wǎng)頁中觀察紅、黃、綠各個交通燈的狀態(tài)；
液體混合控制實驗?zāi)K3與以太網(wǎng)接入控制器BL2000 6接通，運行上位機7上IE瀏覽器，輸入正確的IP地址，網(wǎng)頁上顯示當(dāng)前液體灌所處狀態(tài)，設(shè)定液體混合的總重量，混合比及攪拌時間，通過旋動模擬混合罐重量電位器，可觀察在液體不同重量是，液體灌分別處于，添加液體、液體攪拌、排出液體的狀態(tài)；
溫度控制實驗?zāi)K4的模擬量輸入端與溫度傳感器PT100 15相連，溫度傳感器 PT10015將檢測到的電熱爐14內(nèi)實時溫度傳送給實驗?zāi)K，在實驗?zāi)K上顯示實時溫度， 溫控實驗?zāi)K4與以太網(wǎng)接入控制器BL2000 6接通，以太網(wǎng)接入控制器BL2000 6通過HUB 5與上位機的網(wǎng)卡連接，運行上位機7上IE瀏覽器，輸入正確的IP地址，在網(wǎng)頁上顯示實時溫度；同時，輸出控制電壓接到電熱爐14上，控制電熱爐14的加熱電壓使溫度達到期望值。應(yīng)用無線傳輸進行I/O量控制時，I/O量控制實驗?zāi)K1，與無線傳輸模塊(由一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT、數(shù)字量模塊7044、模擬量輸入模塊7012、模擬量輸出模塊 7021構(gòu)成)接通，通過無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT 8與上位機7接通，另一個無線接收 /發(fā)送模塊SST900EXT 10與數(shù)字量模塊7044 11、模擬量輸入模塊7012 12、模擬量輸出模塊7021 13構(gòu)成串聯(lián)模式，在上位機運行無線通信程序，選擇各個模塊，即可在上位機的界面中觀察各個數(shù)字量與模擬量的變化，當(dāng)改變實驗箱上的各個按鈕狀態(tài)，界面上各個按鈕的狀態(tài)也會相應(yīng)的改變；同樣方法即可在上位機的界面中觀察紅、黃、綠各個交通燈的狀態(tài)，界面上的顯示情況與實驗面板上的情況一致；
液體混合控制實驗?zāi)K3與無線傳輸模塊(由一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT、數(shù)字量模塊7044、模擬量輸入模塊7012、模擬量輸出模塊7021構(gòu)成)接通，通過無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT 8與上位機7接通，另一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT 10與數(shù)字量模塊7044 11、模擬量輸入模塊7012 12、模擬量輸出模塊7021 13構(gòu)成串聯(lián)模式，在上位機運行無線通信程序，選擇液體混合，在相應(yīng)的界面上顯示當(dāng)前液體灌所處狀態(tài)，設(shè)定液體混合的總重量，混合比及攪拌時間，通過旋動模擬混合罐重量電位器，可觀察在液體不同重量是，液體灌分別處于，添加液體、液體攪拌、排出液體的狀態(tài)；
溫度控制實驗?zāi)K4的模擬量輸入端與溫度傳感器PT100 15相連，溫度傳感器 PT10015將檢測到的電熱爐14內(nèi)實時溫度傳送給實驗?zāi)K，在實驗?zāi)K上顯示實時溫度，溫控實驗?zāi)K4與無線傳輸模塊(由一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT、數(shù)字量模塊 7044、模擬量輸入模塊7012、模擬量輸出模塊7021構(gòu)成)接通，通過無線接收/發(fā)送模塊 SST900EXT 8與上位機7接通，另一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT 10與數(shù)字量模塊 7044 11、模擬量輸入模塊7012 12、模擬量輸出模塊7021 13構(gòu)成串聯(lián)模式，在上位機運行無線通信程序，選擇溫度控制，在界面上上顯示實時溫度；設(shè)置PID控制參數(shù)，設(shè)定溫度期望值，同時，輸出控制電壓接到電熱爐14上，控制電熱爐14的加熱電壓使溫度達到期望值，在界面上觀察溫度控制曲線。
權(quán)利要求
1. 一種基于BL 2000的以太網(wǎng)測控實驗平臺，由以太網(wǎng)接入控制器BL2000 (6)、網(wǎng)絡(luò)集線器HUB (5)、上位機(7)、I/O量控制實驗?zāi)K(1)、交通燈控制實驗?zāi)K(2)、液體混合控制實驗?zāi)K(3)、電熱爐溫控實驗?zāi)K(4)、無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT (8)與(10)、 無線接收天線(9)數(shù)字量模塊7044 (11 )、模擬量輸入模塊7012( 12)、模擬量輸出模塊7021 (13)構(gòu)成的，其特征在于1)、以太網(wǎng)接入控制器BL2000(6)用于實現(xiàn)實時現(xiàn)場控制；其串行口 10BASE-T Ethernet網(wǎng)絡(luò)接口通過網(wǎng)絡(luò)集線器HUB (5)與上位機(7)的網(wǎng)卡連接，形成基于瀏覽器的監(jiān)控系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)帶寬IOM ；以太網(wǎng)接入控制器BL2000 (6)是9路12位模擬量輸入和2路 12位模擬量輸出；4個串行口 ；本發(fā)明中以太網(wǎng)接入控制器BL2000引出4路模擬量輸入 (0 10V)；引出2路模擬量輸出((T4V)；2)、無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT(8)通過RS232與上位機(7)相連，另一個無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT (10)通過串行接口 RS485與數(shù)字量模塊7044 (11)相連，數(shù)字量模塊7044 (11)通過串行接口 RS485與模擬量輸入模塊7012 (12)、模擬量輸出模塊7021 (12)形成串聯(lián)模式，從而使上位機的數(shù)字量可以傳到實驗?zāi)K上，實驗?zāi)K上的模擬量也可以通過無線通訊網(wǎng)絡(luò)傳到上位機顯示并處理；3)、上位機上分別應(yīng)用DynamicC、VB編程軟件設(shè)計上位機界面。
全文摘要
一種基于BL2000的以太網(wǎng)測控實驗平臺，分為兩大部分一是由Z-World公司的以太網(wǎng)接入控制器BL2000、網(wǎng)絡(luò)集線器HUB構(gòu)成的以以太網(wǎng)為通訊路徑；I/O量控制實驗?zāi)K、交通燈控制實驗?zāi)K、液體混合控制實驗?zāi)K、電熱爐溫控實驗?zāi)K；二是由無線接收/發(fā)送模塊SST900EXT(兩個，一個接受、一個發(fā)送)、數(shù)字量模塊7044、模擬量輸入模塊7012、模擬量輸出模塊7021構(gòu)成的以無線傳輸為通訊路徑的；上位機應(yīng)用DynamicC、VB編程軟件。開放式模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，學(xué)生可以自己設(shè)計和實現(xiàn)不同的測控功能，也可以設(shè)計不同的過程控制儀表，可以完成多個課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計題目。
文檔編號G09B23/18GK102486901SQ20101057291
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月6日
發(fā)明者于洋, 劉曉陽, 陳亮 申請人:沈陽理工大學(xué)