超声波明渠流量计系统的设计方案

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1、超声波明渠流量计系统的设计方案1.系统总体设计方案1.1系统设计原则：设计中应充分考虑对计量仪的数据采集及传输要求，始终坚持以下原则：(1)可靠性：在实现无人值守的情况下，系统能够长时间稳定可靠的工作；(2)先进性：系统采用组态软件和计算机网络通信技术结合的方式实现在线实时查询功能；故障诊断、远程控制IP/TCP(3)易用性:数据采集软件尽可能达到直观形象，易于操作。1.2总体方案本系统可分为管理层、操作层和工业现场3个层级。系统总的示意图如图1：图1系统总框图1.3主要功能管理层可提供工厂领导浏览现场实时工况画面，也可进行如使用权限、系统配置等高级设置,同时环

2、保站也可通过管理层对污水排量实施监控；以太网交换机作中间站将下层数据送入上层管理网络；万一计算机系统发生故障时，仪表操作人员可依传统仪表使用方法直接操作仪表；工业现场提供各种控制信号，如模拟输入/输出和开关量的输入/输出至仪表。简明起见，我们将系统分为两大块分步设计，一块是从工业现场到交换机，即现场数据采集和通信块；另一块是从交换机到管理层，即局域网通信块。1.4数据传输途径污水排量经流量计检测，经记录仪数据采集后以厂家自定义协议通过RS485现场总线送入EL-100P（即RS485与TCP/IP转换器），以TCP/IP协议进入以太网交换机，上层网络可以通过以太

3、网交换机访问各种数据。2系统各模块设计2.1现场数据采集和通信块本块由以太网交换机、流量计和记录仪及RS485与TCP/IP转换器三部分所组成。流量计为超声波明渠流量计,流量计和记录仪将传输管线上的模拟信号转换为数字信号,提供一个485数据输出口;记录仪对数字信号进行实时采集、集中显示,并根据要求作好数据的保存,便于事后查询。本块的原理示意图如图2所示：图2现场数据采集和通信块原理图在图2中，记录仪采用无笔无纸记录仪（每四个超声波明渠流量计配一台无笔无纸记录仪，装在现场保护箱内，系统中一共用3台。）它可以利用RS485通讯接口和厂家自定义协议与计算机通讯。RS4

4、85与TCP/IP转换器：该转换器将RS485协议转换为TCP/IP协议，数据直接传入以太网，此转换器选用EL-100P型数据传输器。EL-100P的介绍：该转换器支持高效而简洁方便的联网操作方式，不但可以保证现有的硬件资源，更确保未来网络的扩充可能性。通过简单的设置，就可以将现有的串口设备立即联网。再者EL-100P可以在串口和以太网络界面之间轻易的执行双向数据传输。它具有如下特点：（1）简单易用的基于MAC搜索操作界面，可用于设置IP地址、串口参数等（2）内置软件、硬件双重看门狗、可保证长期稳定运行（3）10MbpsEthernet界面（4）支持RS-232

5、、RS-485、RS-422，可选RTS/CTS数据流控（5）全透明双向数据传输，保障最高限度的易用性和兼容性（6）支持TCPServer，TCPClient，UDP模式（7）可靠的系统核心适用于安全性和长期运行的系统应用（8）支持易用的WINDOWSDLL远程控制和管理以太网交换机：将现场传输过来的数据送入上层管理网络。在此采用型号为F-engineS3101的三层以太网交换设备。它基于高性能的ASIC，采用模块化的结构设计，最大提供24个10/100M以太网接口和2个1000M以太网接口。通过模块的配置可构成全光交换机。该交换机的高性能、易管理性、可扩展性和

6、强大的数据处理能力，为实现网络的可管理、稳定和安全提供了可靠的保障通讯连线：RS485接口应采用双绞线连接,干扰很强的场合可用工业专用的带屏蔽的双绞线.长距离传输则需要采用光纤。2.2现场数据采集和通信块硬件示意图及软件流程图图3现场数据采集和通信块硬件示意图现场数据采集和通信块的主程序流程图如下：图4现场数据采集和通信块的主程序流程2.2局域网通信块2.2.1通信实现通过转换器的数据由以太网交换机接入局域网，使得该系统很容易与其他生产管理部门联网，便于统一调度和管理。并配备组态软件，可方便快捷设计功能丰富的计算机软件。我们选用国产软件组态王6.5编写上位机程序

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