基于Lonworks总线技术的环境监测系统.docx

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1、基于Lonworks总线技术的环境监测系统limin导语：针对目前中、小型立体仓库自动化程度低、环境监测系统不够完善的现状，阐述了Lonworks总线技术的优越性，提出了基于Lonworks总线技术中、小型自动化立体仓库环境监测系统的设计方案。1系统概述环境监测系统主要完成物资仓库的环境状况监测、数据的自动收集、数据的传输和处理，实时准确地获取环境信息数据，系统及时采取相应处理措施。系统由监控中心、现场监测控制节点和通讯网络三局部组成。监控中心配有监控主机和大型设备运行状态显示屏；现场监测控制节点由控制模块和传感器组组成，其数据收集传感器主要有：、湿度传感器、可燃有害气体传感器、空气污染监测器

2、、烟雾探测器、水浸开关等；系统通讯网络可由Lonworks现场总线支持的多种通讯介质如：双绞线、电力线、光纤、无线、红外等与路由设备组成。系统工作原理为：数据收集传感器组将获取的环境信息转换为电信号，而后电信号再经数模或者电平转换由控制模块以网络变量的形式传送至Lonworks总线网络上的控制节点，把处理命令传送给空调、消防系统的控制节点，监控中心实现系统的监控、治理、维护以及与其他计算机系统之间的信息交互，进而实现控制信息与治理信息的集成。系统网络拓扑构造图如图1所示。系统网络拓扑构造图2控制节点硬件设计控制节点的开发采用基于控制模块的硬件设计方式。Lonworks控制模块集成了一个神经芯片

3、、通讯收发器、存储器和晶振，控制模块仅需添加一个电源、外围电路接口和在神经芯片上运行的应用程序就可以构成一个完好的节点。控制模块通过两个连接器端口P1和P2建立与应用传感器以及与Lonworks总线的连接。基于控制模块构成的控制节点的构造图如图2所示。基于技术的数据收集方案如下：由收集节点对现场数据进展数据收集，经信号转换后发送至节点控制模块，控制模块再以网络变量形式发送数据至Lonworks总线；上位机根据需要通过网络读取数据，显示于控制界面。数据收集硬件设计根据传感器输出信号的类型区分为模拟量信号的数据收集和开关量信号的数据收集。2.1模拟量信号数据收集电路普通的环境监测传感器往往由于热敏

4、元件、湿敏元件等自身的差异而使得它们所表现出来的电压、电流等信号与温度、湿度呈不确定的非线性关系，而且，由于电压、电流等模拟信号在远间隔传输时难免有损耗，必将导致测量准确度下降，进而影响环境监测系统中的监测现场信息的准确度，在损耗严重的情况下将直接导致监测数据丧失。因此，在控制节点设计中将普通的温湿度传感器产生的电信号进展模数转换处理后，直接以数字量的形式通过网络变量传到Lonworks总线上，防止了模拟量传输引起的损耗，进而进步了现场测量的准确度。模拟量信号数据收集电路的主要功能是将传感器输出的模拟信号通过光电隔离、滤波放大、A/D转换变成数字量，输入控制模块，再传送至Lonworks总线。

5、流程如图3所示。其中：光隔继电器用来选择所需要测量的传感器输入信号，离滤波电路用于滤除模拟输入信号中的高频干扰，隔离放大电路用于内部模拟信号的隔离，A/D转换一般实现12位A/D转换，送给Lonworks控制模块。2.2开关量信号数据收集电路环境监测系统中有很多开关量信号传感器，如：水浸开关等。开关量数据收集电路的主要功能是将开关信号通过电平转换，由移位存放器将并行信号转换为串行信号，经控制模块处理后，送至Lonworks总线。流程如图4所示。3环境监测系统软件设计环境监测系统软件包括系统治理软件和控制节点软件两局部。环境监测系统是自动化立体仓库治理信息系统的一局部，基于客户机效劳器C/S与阅

6、读器效劳器B/S相结合的形式，通过DDE效劳建立上层的监控应用，实现控制信息和治理信息的集成。控制节点软件设计是环境监测系统软件设计的核心，其Neuron芯片的编程语言是NeuronC，它是基于ANSIC专门为神经芯片设计的一种编程语言，并且进展了扩展以直接支持Neuron芯片的固件例程。控制节点的软件设计主要内容是数据的输入接口以及控制节点与监控中心或者其他控制节点之间的通讯。3.1输入接口设计串行A/D转换器MAX186把模拟信号转换成数字信号并传送给控制模块，其控制字的写入与A/D转换的数据输出通过串行数据线完成，其各个输入通道由控制字进展选择。输入接口程序如下：IO_8Neurowir

7、emasterselctIO_1MAX186/定义I/O对象为neurowire，IO_8为时钟输出，IO_10为串行输入，IO_9为串行数据输出，选择主控形式，MAX186片选信号由IO_1输出IO_1outputbitMAX186_CS=1/初始化MAX186片选无效Whentime_expires(clock_1/定时/计数器Clock_1，计时终止时势件为真io_outMAX186_CS,0/使MAX186片选信号有效io_out,10001111/向MAX186送控制器字：通道0，单极性，单端输入，外部时钟形式imput=io_inMAX186,input,16/输入转换结果inpu

8、t=input.io_outMAX186_CS,1;/MAX186片选无效，完毕信号收集3.2控制节点之间的通讯控制节点之间的通讯可采用网络变量的方法进展相互通讯，网络变量分输入和输出两种。假设一节点将其某一变量设置为输出网络变量，那么该变量的值将会传送到Lonworks总线网络上所有与某一变量相联络的控制节点。输入变量和输出变量的连接可利用数据的绑定的方法实现。3.3控制节点与监控中心之间的通讯监控主机可以采用多种技术和Lonworks总线进展通讯，LonManagerDDE、LNSDDE和LNSAPI已自主完成了多种驱动软件的开发，实现了与多种工业组态软件与LON网络的连接，方便了用户界面

9、的迅速开发。同时也支持Delphi、VB、VC等语言的开发。4结论Lonworks总线技术具有高可靠性、开放性、互操纵性和易于实现等特点，已在国内外分布式控制系统领域得到广泛的应用，具有广阔的开展前景。基于Lonworks总线技术的环境监测系统由于采用Lonworks总线技术，使系统具有组网方便、通讯简单易行、信号传输可靠性高、节点便于扩大等优点，便于对地理位置分散的仓库进展集中的监控。理论证实，该方案具有可行性。参考文献：1马莉.智能控制与Lon网络开发技术M.北京：北京航空航天大学出版社，2003.2阳宪惠.现场总线技术及其应用M.北京：清华大学出版社，1999.3闫峻，陈希平.基于Lonworks现场总线的液位远程监控系统J.控制工程，2004(5):44-47.4高金凤,等.基于现场总线的机房环境监控系统方案设计J.南京工程学院学报：自然科学版，2004(3):22-26.5汪玉凤,等.基于Lonworks现场总线的分布式测温系统J.辽宁工程技术大学学报，2006(2):84-87.0