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基于RS-485总线的闸门监控系统设计与开发

作　者: 阳美文
导　师: 徐志祥
学　校: 大连理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 闸门监控系统 单片机 RS-485总线 绝对式光电编码器
分类号: TV698.18
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 573次
引　用: 8次
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内容摘要


闸门用来调节流量、控制上下游水位、泄水防洪、排除泥沙或漂浮物等，是水利工程中的重要组成部分。随着现代电子技术的发展，设计高可靠性、强抗干扰能力、使用方便的远程闸门监控系统显得非常必要。 本文设计开发的闸门监控系统由两部分组成，分别为上位机监控系统和下位机闸位控制器。上位机监控系统采用工业控制计算机，通过RS-485总线与闸位控制器通讯，实时显示闸门的开度信息及闸位控制器当前的工作状态，并可设置闸位控制器的内部运行参数，从而达到智能远程控制的目的。下位机闸位控制器使用绝对式光电编码器作为数据采集传感器，以单片机作为其处理器，集测量、显示、控制、远传于一体，通过设置闸位控制器各个预置值以及内部参数对闸门进行实时监控，根据不同的设定值来控制继电器触点输出，从而控制闸门开度。 系统软件由上位机监控中心软件和下位机闸位控制器软件组成。上位机采用Visual C++6.0和MScomm作为开发工具，通过RS-232／RS-485转换器实现上位机连续可靠地与闸位控制器之间的通信。闸位控制器采用Keil C作为开发工具开发了控制器监控软件，其中包括数据存储、键盘、显示模块、4～20mA环路电流D／A转换模块以及单片机RS-485多机通讯组网模块等。 调试实验结果表明本文研制的闸门监控系统硬件方案可行、软件运行可靠。闸位控制器性能良好、精度高、抗干扰能力好、使用方便，达到了预期目的。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-13
  1.1 课题背景及意义  7-8
  1.2 开发闸门监控系统的必要性  8
  1.3 研究现状及发展趋势  8-10
  1.4 RS-485串行通信总线  10-11
    1.4.1 串行通信总线标准接口与应用背景  10
    1.4.2 RS-485标准总线接口及其性能  10-11
  1.5 课题的研究内容  11-13
    1.5.1 课题主要研究工作  12
    1.5.2 论文内容安排  12-13
2 闸门监控系统总体方案设计  13-16
  2.1 闸门监控系统总体需求分析  13
  2.2 闸门监控系统总体结构图及组成  13-15
  2.3 本章小结  15-16
3 闸门监控系统的硬件设计  16-42
  3.1 系统硬件部分设计原则  17
  3.2 系统硬件结构  17-19
  3.3 编码器的原理及选用  19-25
    3.3.1 编码器的原理  19-21
    3.3.2 光电编码器的选择  21-22
    3.3.3 光电编码器的安装方式  22-25
  3.4 系统数据存储及抗干扰能力  25-29
    3.4.1 数据存储  25-27
    3.4.2 硬件抗干扰设计  27-29
  3.5 RS-485通信模块工作原理与应用  29-33
    3.5.1 RS-485串行通信  29
    3.5.2 RS-485通信总线驱动芯片  29-30
    3.5.3 闸位控制器与光电编码器之间通信  30-33
    3.5.4 上位机与闸位控制器之间通信  33
  3.6 4～20mA电流通信设计  33-37
    3.6.1 AD421芯片介绍  33-35
    3.6.2 AD421在本系统中的应用  35-37
  3.7 人机通道及状态报警设计  37-41
    3.7.1 键盘接口电路设计  37-38
    3.7.2 显示电路设计  38-40
    3.7.3 状态监控电路设计  40-41
  3.8 本章小结  41-42
4 闸门监控系统的软件设计  42-66
  4.1 系统软件设计中采用的方法  42-43
  4.2 下位机闸门控制器软件的开发  43-62
    4.2.1 主程序设计  44-47
    4.2.2 EEPROM X5045程序设计  47-49
    4.2.3 键盘、显示程序  49-50
    4.2.4 报警、继电器控制程序设计  50-53
    4.2.5 4～20mA环路电流设计  53-55
    4.2.6 RS-485串行通信程序设计  55-62
  4.3 上位机软件的开发  62-65
    4.3.1 上位机软件需求  62
    4.3.2 MSComm控件  62-63
    4.3.3 上位机程序的编制  63-65
  4.4 本章小结  65-66
5 闸门监控系统的调试实验  66-69
  5.1 实验环境及工具  66-67
  5.2 实验过程与结果  67-68
  5.3 本章小结  68-69
结论与展望  69-70
参考文献  70-72
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  72-73
致谢  73-74
大连理工大学学位论文版权使用授权书  74

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中图分类: > 工业技术 > 水利工程 > 水利枢纽、水工建筑物 > 水工建筑物管理 > 水工建筑物的监测与原型观测 > 闸门观测、阀门观测
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