一种远程流量计量系统的设计

作者：时间：2011-07-24来源：网络收藏

1 引言

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/161773.htm

　　流量计广泛用于现代工业测控对流体计量，流量计的远程监测和数据集中管理是现代流量计远程网络化、测量自动化的发展趋势[1]。MODEM(调制解调器)是远程通信方式之一，利用工厂、企业内部或者公用电话交换机网络(Public Switched Telephone Network, PSTN)实现计算机之间或中央控制室计算机与工业现场嵌入式系统之间进行远距离数据传输。这种通信方式不受地点和时间的限制，而且传输数据完全、经济、方便，不用另外布线。因此，现代工业远距离测控传输中使用较多。

　　远程流量计量系统一般由流量计、下位机数据传输系统、通信介质和PC机构成，现有流量计的数据输出一般有串口和4～20mA模拟信号两种形式。由于输出的信号前者为数字量，后者为模拟量，因此，其数据传输系统的设计原理不同，分别针对这两种数据输出形式，结合MODEM远程通信的优点和单片机现场采集数据的方便性、实用性设计性价比较高的远程流量计量系统，尤其是合理设计下位机硬件系统、软件系统和有效采取抗干扰的硬件和软件措施是实现整个系统功能的关键与核心技术。

单片机现场采集和发送各流量测量节点的实时数据。流量测量节点分布管网图设计成用户界面，通过上位机可以很方便地拨通分配给各个测量节点流量计的电话号码，即可实现数据的适时显示和集中管理，实际应用表明系统性价比高，下位机工作稳定可靠，上位机能实时、准确显示流量计数据。因此，系统的设计具有一定的技术创新意义和较大的实用价值

　　2 系统总体设计

　　远程流量计量系统实现远程流量计的实时监测控制和数据传输，对系统运行的重要参数和各节点实时数据进行直观地显示。为了提高系统数据传输速度和增大传输距离，提高系统的抗干扰能力和测控精度，本设计通过公用电话网，由中心计算机(上位机，PC)、调制解调器(MODEM)、单片机(下位机)以及各流量测量点的流量计组建成远程流量计量系统。图1系统总体设计原理框图，系统采用两级控制结构：第一级为直接控制级，即单片机对远程流量计的数据(如：压力、温度、瞬时流量和累积流量等)进行实时采集;第二级为过程管理级，即用一台普通PC机来实现，主要实现对各流量计参数和测量数据的管理和实时显示，并且可以根据实际需要进行系统的调整和扩展，所以上位机的监测软件包括通信模块、数据库模块和用户界面三部分。

　　图1 系统原理框图

　　远程流量计测量位置较分散，可以将各流量计的分布情况显示在上位机上，每个流量计用Command控件表示，并且代表一个电话号码，构成所有流量计的分布示意图。通过上位机多点拨号的方式，对应的流量计数据经过对应的下位机电平转换，传入对应的MODEM，再经过公用电话网从PC/MODEM适配卡传入上位机。

　　3 下位机硬件、软件设计

　　根据现有流量计的使用状况和数据输出模式，一般数据输入/输出方式主要由：并行、串行和4～20mA电流模拟信号。本系统针对后两种数据输入/输出方式分别对下位机的软、硬件进行设计。下位机的数据收发与控制器选用PIC16F877单片机。

　　3.1 下位机与流量计的串行通信

　　图2为下位机与流量计之间采用串行通信方式时的电路原理图。上位机拨通测量节点流量计的电话号码，相应节点的MODEM相应，数据传送至下位机的MODEM(提供标准的RS-232接口)，经RS-232/485电平转换器进行电平转换，PIC16F877控制MAX485进行数据收发。PIC的同步/异步收发模块USART(25脚RC6/TX/CK和26脚RC7/RX/DT)接收来自流量计经电平转换的数据反向传输给上位机。图3是PIC与流量计之间采用串行通信方式时的流程图。