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
技術領域：
本發(fā)明涉及的是二種工業(yè)測控網(wǎng)絡系統(tǒng)實驗平臺，分別為以太網(wǎng)(ETHERNET)控制網(wǎng)絡和無線通信控制網(wǎng)絡。
背景技術：
目前，采用無線通信技術的工控產(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)的設計。以太網(wǎng)(Ethernet)是目前最流行的局域網(wǎng)體系結(jié)構，它具有開放性、低成本、廣泛應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，應用范圍有了很大發(fā)展，一些廠商推出了許多相關產(chǎn)品。以太網(wǎng)最典型的應用形式是Khernet+ TCP/IP，即靈活的Khernet底層加上幾乎已成通用標準的網(wǎng)絡傳輸協(xié)議TCP/IP，使得以太網(wǎng)能夠非常容易地集成到以hternet和Web技術為代表的信息網(wǎng)絡中。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)一標準、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)領域得到越來越多的關注。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是以太網(wǎng)(ETHERNET)控制網(wǎng)絡和無線通信控制網(wǎng)絡為核心的測控網(wǎng)絡系統(tǒng)實驗平臺。針對本科教學的旨在調(diào)動學生主動學習的積極性。解決上述問題所采取的技術方案是
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)絡集線器HUB構成的以以太網(wǎng)為通訊路徑；I/O量控制實驗模塊、 交通燈控制實驗模塊、液體混合控制實驗模塊、電熱爐溫控實驗模塊；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構成的以無線傳輸為通訊路徑的；上位機應用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)字量可以傳到實驗模塊上，實驗模塊上的模擬量也可以通過無線通訊網(wǎng)絡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)絡集線器HUB、I/O量控制實驗模塊、交通燈控制實驗模塊、液體混合控制實驗模塊、電熱爐溫控實驗模塊；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構成的。I/O量控制實驗模塊與以太網(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)也會相應的改變；
交通燈控制實驗模塊與以太網(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模塊與以太網(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)頁上顯示當前液體灌所處狀態(tài)，設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)；
溫度控制實驗模塊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模塊，在實驗模塊上顯示實時溫度，電熱爐溫控實驗模塊與以太網(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)字量可以傳到實驗模塊上，實驗模塊上的模擬量也可以通過無線通訊網(wǎng)絡傳到上位機顯示并處理。I/O量控制實驗模塊，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)也會相應的改變；
交通燈控制實驗模塊，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；
液體混合控制實驗模塊，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，界面上顯示當前液體灌所處狀態(tài)，設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)；
溫度控制實驗模塊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模塊，在實驗模塊上顯示實時溫度，電熱爐溫控實驗模塊與無線傳輸模塊(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量實驗模塊與試驗系統(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，將實驗模塊與系統(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，將實驗模塊與系統(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)絡化遠程控制系統(tǒng)工程訓練和實驗，而這兩種技術是目前工業(yè)上廣泛采用的最先進的測網(wǎng)絡化測控技術，是測控技術與儀器專業(yè)本科生專業(yè)特色的體現(xiàn)。對于測控技術與儀器專業(yè)和自動化專業(yè)，將網(wǎng)絡化技術與工業(yè)過程相結(jié)合，形成以網(wǎng)絡化技術為紐帶，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，使學生達到學以致用，融會貫通。開放式模塊化結(jié)構設計，學生可以自己設計和實現(xiàn)不同的測控功能，也可以設計不同的過程控制儀表，可以完成多個課程設計和畢業(yè)設計題目。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)構示意圖。圖2為本發(fā)明的基于無線傳輸結(jié)構示意圖。圖3為本發(fā)明的溫度控制結(jié)構示意圖。
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)絡集線器HUB 5、上位機7、I/O量控制實驗模塊1、交通燈控制實驗模塊2、液體混合控制實驗模塊3、電熱爐溫控實驗模塊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、構成的。
I/O量控制實驗模塊1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)也會相應的改變；同樣辦法將交通燈控制實驗模塊2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)；
液體混合控制實驗模塊3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)頁上顯示當前液體灌所處狀態(tài)，設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)；
溫度控制實驗模塊4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模塊，在實驗模塊上顯示實時溫度， 溫控實驗模塊4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。應用無線傳輸進行I/O量控制時，I/O量控制實驗模塊1，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；
液體混合控制實驗模塊3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，在相應的界面上顯示當前液體灌所處狀態(tài)，設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)；
溫度控制實驗模塊4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模塊，在實驗模塊上顯示實時溫度，溫控實驗模塊4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；設置PID控制參數(shù)，設定溫度期望值，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)絡集線器HUB (5)、上位機(7)、I/O量控制實驗模塊(1)、交通燈控制實驗模塊(2)、液體混合控制實驗模塊(3)、電熱爐溫控實驗模塊(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)絡接口通過網(wǎng)絡集線器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)字量可以傳到實驗模塊上，實驗模塊上的模擬量也可以通過無線通訊網(wǎng)絡傳到上位機顯示并處理；3)、上位機上分別應用DynamicC、VB編程軟件設計上位機界面。
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)絡集線器HUB構成的以以太網(wǎng)為通訊路徑；I/O量控制實驗模塊、交通燈控制實驗模塊、液體混合控制實驗模塊、電熱爐溫控實驗模塊；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構成的以無線傳輸為通訊路徑的；上位機應用DynamicC、VB編程軟件。開放式模塊化結(jié)構設計，學生可以自己設計和實現(xiàn)不同的測控功能，也可以設計不同的過程控制儀表，可以完成多個課程設計和畢業(yè)設計題目。
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