本實用新型涉及一種基于DCS實驗裝置的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

分散控制系統(tǒng)(DCS)是電廠控制系統(tǒng)的主流，在實驗室中借助仿真實驗柜對實驗裝置的實際運行狀態(tài)進行監(jiān)測能夠指導(dǎo)并改良工業(yè)生產(chǎn)。現(xiàn)有技術(shù)中在實驗室中對分散控制系統(tǒng)進行監(jiān)測時，采用的是有線控制系統(tǒng)，信號傳輸?shù)木嚯x會受線長的限制。同時，在分散控制系統(tǒng)中需要一對多傳輸，這就需要布設(shè)多路傳輸線，不僅增加了布線時間，還需要對布線走向進行合理規(guī)劃。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種基于DCS實驗裝置的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)以解決現(xiàn)有技術(shù)中有線傳輸距離受限制的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的基于DCS實驗裝置的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)采用的技術(shù)方案為：

基于DCS實驗裝置的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，包括仿真實驗柜，設(shè)置在仿真實驗柜內(nèi)的用于采集仿真水箱內(nèi)參數(shù)的數(shù)據(jù)傳感器，與數(shù)據(jù)傳感器信號連接的單片機及上位機，單片機與上位機之間通過無線傳輸模塊實現(xiàn)信號連接。

仿真實驗柜內(nèi)設(shè)有用于向水箱供、排水的水泵，所述水泵通過水泵繼電器與單片機電控制連接，所述數(shù)據(jù)傳感器包括用于檢測水箱內(nèi)水位的水位傳感器。

所述水泵包括開度可調(diào)節(jié)的、與所述單片機電控制連接的閥門，所述數(shù)據(jù)傳感器包括用于檢測閥門開度的開度傳感器。

所述水泵為雙向水泵。

仿真實驗柜內(nèi)設(shè)有用于控制實驗裝置通斷電的總開關(guān)，所述數(shù)據(jù)傳感器包括用于檢測水箱內(nèi)溫度的溫度傳感器，所述溫度傳感器通過總開關(guān)繼電器與仿真實驗柜的總開關(guān)電控制連接。

所述無線傳輸模塊包括設(shè)置在單片機上的第一wifi無線模塊及設(shè)置在上位機上的第二wifi無線模塊。

所述單片機、仿真實驗控制柜的IO端口、第一wifi無線模塊及數(shù)據(jù)傳感器的接口集成在一塊PCB板上。

所述上位機包括上位機顯示屏及帶有基于LABVIEW的人機交互界面的電路模塊。

所述單片機電連接有單片機顯示屏。

本實用新型的有益效果如下：由于本實用新型以無線傳輸模塊取代了現(xiàn)有技術(shù)中單片機與上位機之間的有線傳輸模塊，省去了傳輸線。不僅簡化了架設(shè)系統(tǒng)的操作步驟、減少了布線時間，還解除了傳輸線對傳輸距離的限制。同時，將成熟的無線技術(shù)引入課堂，將傳統(tǒng)的固定上機式實驗仿真過程升級為靈活度高、可實時操作、占地少、實驗人員更加自由的智慧課堂形式，減少人工負擔(dān)的同時也增強了同學(xué)們的實驗積極性及趣味性。

附圖說明

圖1為本實用新型的基于DCS實驗裝置的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的一個實施例的原理圖；

圖2為圖1中水位監(jiān)測控制的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。

基于DCS實驗裝置的狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)用于對實驗裝置的運行狀態(tài)進行監(jiān)測，包括水箱的實驗裝置用于模擬電廠生產(chǎn)。

狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)包括一個仿真實驗柜，STM32單片機，局域網(wǎng)wifi通信模塊及上位機。仿真實驗柜內(nèi)設(shè)置有執(zhí)行元件及用于測量水箱內(nèi)溫度、水位和閥門開度的相應(yīng)類型的數(shù)據(jù)傳感器。執(zhí)行元件與STM32單片機之間通過繼電器電控制連接以被STM32單片機驅(qū)動并采取相應(yīng)動作以使水箱狀態(tài)達到設(shè)定狀態(tài)。

各個溫度傳感器、水位傳感器和閥門開度傳感器共同組成了數(shù)據(jù)傳感器。數(shù)據(jù)傳感器與STM32單片機的輸入端連接以便將采集到的數(shù)據(jù)傳送給STM32單片機。STM32單片機通過采用局域網(wǎng)無線協(xié)議的第一wifi無線數(shù)據(jù)模塊將數(shù)據(jù)發(fā)出，上位機上配置有同樣協(xié)議的第二wifi無線數(shù)據(jù)模塊用于接收STM32單片機傳輸?shù)臄?shù)據(jù)(該數(shù)據(jù)為實測值)。所以在局域網(wǎng)的覆蓋范圍內(nèi)上位機均可通過無線模塊接收到相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息。上位機將其內(nèi)預(yù)先設(shè)定的設(shè)定值與實測值進行對比，并將對比結(jié)果同樣地通過采用局域網(wǎng)無線協(xié)議的第二wifi無線數(shù)據(jù)模塊傳送給STM32單片機上的配置同樣協(xié)議的第一wifi無線數(shù)據(jù)模塊，單片機發(fā)出指令控制執(zhí)行器件動作。各執(zhí)行元件的動作以使實測值與設(shè)定值一致為最終目標(biāo)。

由于STM32單片機與上位機之間的數(shù)據(jù)通過wifi通信模塊傳輸，所以可以快速方便地實現(xiàn)一對多或多對一的傳輸模式，能夠方便地將多個水箱的運行狀態(tài)均傳送至上位機由上位機分別操作，也可以將水箱的各種檢測數(shù)據(jù)分別送至不同的上位機，由指定的上位機完成某一狀態(tài)的監(jiān)測及控制。因而本實用新型的無線傳輸模式比起有線傳輸模式更加適合大規(guī)模的數(shù)據(jù)監(jiān)測。

本實施例中，執(zhí)行元件包括用于向水箱中送水或?qū)⑺渲械乃懦龅乃眉坝糜诳刂茖嶒炑b置總開關(guān)通斷的總開關(guān)繼電器，水泵通過水泵繼電器與STM32單片機電控制連接，水泵包括開度可調(diào)節(jié)的閥門。

本實施例中的水泵為雙向泵。當(dāng)上位機接收到的水位數(shù)據(jù)低于設(shè)定水位時，STM32單片機向水泵發(fā)出控制指令使水泵向水箱中送水；當(dāng)上位機接收到的水位數(shù)據(jù)高于設(shè)定水位時，STM32單片機向水泵發(fā)出控制指令使水泵將水箱中的水放出。

當(dāng)上位機接收到的溫度數(shù)據(jù)超出設(shè)定溫度值范圍時，STM32單片機向總開關(guān)繼電器發(fā)出控制指令使總開關(guān)斷開，此時實驗裝置被強制停止而可避免實驗裝置出現(xiàn)故障。

在水泵執(zhí)行動作的過程中，為能夠在實現(xiàn)快速進、出水的同時實現(xiàn)對進、出水量的精確控制，STM32單片機根據(jù)上位機所反饋的實測值與設(shè)定值之間的偏差對水泵中閥門的開度大小進行控制。當(dāng)偏差值較大時，STM32單片機向閥門發(fā)出增大開度的命令使閥門的開度增加，此時可實現(xiàn)快速進、出水；當(dāng)偏差逐步減小時，STM32單片機向閥門發(fā)出減小開度的命令使閥門的開度減小，此時進、出水的速度隨之減慢而實現(xiàn)進、出水量的精確控制。

在其他實施例中，水泵也可以是單向泵，此時進水和出水可由兩個不同的泵控制。

本實施例中，單片機上設(shè)置有可顯示實測值的單片機顯示屏，單片機顯示屏為液晶顯示屏。在其他實施例中，STM32單片機還可以被其他型號的單片機所代替。

上位機具有上位機顯示屏，在本實施例中上位機顯示屏為液晶顯示屏。上位機接收到的STM32單片機傳輸?shù)膶崪y值會實時顯示在上位機顯示屏上以便用戶能夠直觀地了解實驗裝置的狀態(tài)。為便于對實驗裝置狀態(tài)靈活調(diào)控，上位機具有帶有人機交互界面的電路模塊，該人機交互界面是基于LABVIEW的，因此用戶可在人機交互界面上根據(jù)需要設(shè)置各種參數(shù)的設(shè)定值。在其他實施例中，上位機也可以集成在仿真實驗柜中。

在本實施例中，為了進一步地優(yōu)化監(jiān)測系統(tǒng)，減小主控系統(tǒng)的面積，STM32單片機、第一wifi無線數(shù)據(jù)模塊、各種形式的傳感器接口及用于連接仿真實驗柜的實驗柜IO端口均集成在一塊PCB板上。當(dāng)需要檢測其他信號時，可以直接在PCB板上集成相應(yīng)的傳感器接口。