青岛大学计控-实验4 基于RS-485总线的分布式数据采集系统实验

2.数据采集系统建立
（1）新建工程。启动计算机，在桌面双击图标组
态王6.55快捷方式
运行组态王软件，进入组态
王工程管理器，点击“文件”---〉“新建工程”，
出现如图11界面，
图（a）
点击下一步。
图（b） 图8 新建工程
选择存储路径，我们选择桌面，如图
图9 选择存储路径
点击下一步，输入工程名“123”，点击“完成”
图10 输入工程名称
点击“是”。出现如图，
图11 新建工程完成
双击新建的工程“123”进入工程浏览器，如图：
图12 工程浏览器
（2）定义设备。点击工程浏览器工程目录显示区里的 “设备”---〉“COM1” ---〉“新建”---〉“智能模块 ”---〉“Adam4000” ---〉“ADAM4017+” ---〉“COM” ---〉“下一步”，如图所示
对ADAM-4000的编程有两种方法： 第一种是直接串口编程，通信协议采用ADAM的ASCII命令， 例如在VB下可以用Comm控件。另一种编程方法是调用研华 提供的DLL库函数。
在分布式网络采集系统的主站中采用的软件开发平台为组态 软件。 组态软件是指一些数据采集与过程控制的专用软件，它们是 在自动控制系统监控层一级的软件平台和开发环境，使用灵 活多样的组态方式（而不是编程方式），提供良好的用户开 发界面和简捷的使用方法，容易实现和完成监控层的各项功 能，可向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口，进行系 统集成。组态软件支持各种工控设备和常见的通信协议，并 且提供分布式数据管理和网络功能。
Step2 一般情况下，无需更改弹出窗口的Starting address，直接点击Start即可。这项参数的含义是从哪 个RS-485地址开始搜索，一直搜索到Address 255为止。
图6 模块搜索
Step3 搜索到模块后，可以点击Cancel按钮取消搜索， 点击左侧菜单中的模块名称进入模块配置页面。
图7 模块配置
在上面的Utility画面中，可以配置RS-485 地址 (Address)、波特率(Baudrate)、通讯协议(Procotol) 等。修改完毕后，点击右上角的“Apply change”保 存设置到模块的芯片里。
2. 按 图 3 接 线 。 分 别 将 研 华 智 能 模 块 ADAM4117 、 ADAM4050、ADAM4080、ADAM4520的+Vs端和GND端与 电 源 24V 正 极 和 负 极 相 连 ， 将 ADAM4117 、 ADAM4050 、 ADAM4080 的 DATA+ 和 DATA- 与 ADAM4520 的 DATA+ 和 DATA-相连,将ADAM4080的IN0+接24V直流电源正极， IN0- 接 S7-224XP 接 口 板 DI0.1, 将 ADAM4050 的 DI0 接 S7-224XP接口板DI0.0,并将S7-224XP接口板输入公 共端接24V直流电负极。
“组态”的概念是伴随着集散型控制系统（Distributed Control System简称DCS）的出现才开始被广大的生产过程 自动化技术人员所熟知的。
图2 工业控制系统网络图
工业控制系统可划分为控制层、监控层、管理层三 个层次结构
（2）组态王软件的结构
组态王软件结构由工程管理器、工程浏览器及运行系统 三部分构成。
图15 定义变量
（4）新建画面。点击工程目录显示区里的“文件”--〉“画面” ---〉双击“新建”，新建一个数据采集主 界面，
图16 定义画面
输入画面名称“数据采集主界面”，进入主界面，
图17 主界面
点击工具箱里文本符号 ，添加标题“基于RS485总 线的分布式数据采集实验”，其他文本添加方法类似，不 再赘述。
2.RS485总线系统结构
图1 RS485总线分布式数据采集系统结构图
RS-485协议的技术指标如下：
•每段最长连线：1200m： •最大传输速率：10Mbit／s； •高阻抗抗噪声的差分传送； •标准每段最多32个节点； •单组双绞线电缆上的双向主从通信； •并行连接的节点，真正的多点通信。
3. 组态王的工程开发
Vin0+
Vin0-
DATA+ DATA- +Vs GND
ADAM-4050
DI0Leabharlann Baidu
DATA+ DATA- +Vs GND
ADAM-4080
IN0+
IN0-
0-10V Vout -
温度对象
DI0.0
DI0.1 公共端
S7-224XP接口板
图4 硬件接线图
5 实验内容
1. ADAM-4000模块配置。 2.数据采集系统的建立。 3.系统测试。
实验四
基于RS485总线的分布式数据采集系统实验
实验四 基于RS485总线的分布式数据采集系统实验
1 实验目的 2 实验仪器 3 实验原理 4 实验接线图 5 实验内容
6 实验步骤
1 实验目的
➢ 熟悉RS-485总线分布式网络结构、工作原理。 ➢ 掌握智能模块与组态王的连接。 ➢ 掌握组态王的工程开发过程与方法。
2 实验仪器
1．计算机控制技术实验平台 研华智能模块ADAM-4520、ADAM-4117、ADAM-
4050、ADAM-4080、温控对象电加热炉。 2．S7-224XP接口板 3. KingView6.5组态软件。
图1 实验平台
3 实验原理
1. RS-485总线分布式网络结构、工作原理
在工业控制中，RS-485 串行总线由于双向平衡差分 传输特性具有的干扰性好、传输距离远、有较大级联能力 等特点，适合于构建高速和长距离发送/接收的分布式控 制网络系统。在各种工业仪器、仪表大量使用的今天， RS-485总线得到了广泛的应用。
6 实验步骤
1．模块地址设置 （1）模块配置与连接
将模块装入现有网络之前，必须对其加以配置，即设 置波特率和地址。模块出厂时的初始配置为：波特率： 9600bit/s ； 地 址 ： 01( 十 六 进 制 ) 。 设 置 模 块 地 址 时 ， 4520须单独连接该模块。
智能模块的配置主要采用ADAM应用软件或者通过串口 终端程序发命令集的方式进行配置。ADAM-4000系列模块 使用集成的专用应用软件工具进行系统配置，应用软件名 称 为 ： ADAM-4000 ／ 5000 Series ／ Setup Utility 或 Advantech AdamApax .NET Utility（还支持Win7）包含 的功能主要有：模块配置、模块校准、数据输入和数据输 出、报警设置、连接模块的自动扫描、终端仿真。
配置和测试过程。 首先在断电状态把模块侧面开关拨至“Init”位置
，上电。 通过如下路径打开Adam .net Utility：
图5软件打开方式
Step1 选择连接到ADAM-4117的com口，点击上面的放大 镜图标 search：
一般情况下，鼠标点击到com1时，右侧setting中的参 数无需改变，除非已经修改了ADAM-4520以及ADAM-4117 的串口通讯参数（例如波特率、数据位等）
1.工程管理器：工程管理器用于新工程的创建和已有工程的 管理，对已有工程进行搜索、添加、备份、恢复以及实现数 据词典的导入和导出等功能。
2.工程浏览器：工程浏览器是一个工程开发设计工具，用于 创建监控画面、监控的设备及相关变量、动画链接、命令语 言以及设定运行系统配置等的系统组态工具。
3.运行系统：工程运行界面，从采集设备中获得通信数据， 并依据工程浏览器的动画设计显示动态画面，实现人与控制 设备的交互操作。
图3 研华模块
1）ADAM-4117是16位A/D、8通道的模拟量输入模块，可以 采集电压、电流等模拟量输入信号，并且为所有通道都提 供了独立的可编程的输入范围。
2）ADAM-4050带有7路数字量输入和8路数字量输出。它的 数字量输出为集电极开路的晶体管开关，可由主机进行控 制。主机可以利用模块的数字量输入来检测行程开关、安 全开关或远程数字量信号。
（3）建立应用工程的一般过程 通常情况下，建立一个应用工程大致可分为以下几个步
骤： 第一步：创建新工程 第二步：添加设备驱动 第三步：定义硬件设备并添加工程变量 第四步：制作图形画面并定义动画连接 第五步：编写命令语言 第六步：进行运行系统的配置 第六步：保存工程并运行
4. 研华ADAM-4000系列智能模块的结构、性能、技术参数 智能远程I／O模块是传感器和执行机构到计算机的多功能 远程I／O单元，专为恶劣环境下的可靠操作而设计，具有 内置的微处理器，严格的工业级塑料外壳，使其可以独立 提供智能信号调理、I／O隔离、模拟量I／O、数字量I／O 、数据显示和串行数字通信接口。远程I／O模块可以安装 在现场，就地完成A／D、D／A转换、I／O操作及脉冲量的 计数、累计等操作，以通讯方式和计算机交换信息，构成 数据采集控制系统。 市场上使用得比较广泛的RS-485接口的智能模块有研华公 司推出的ADAM-4000系列模块如图3
主 RXD(2) 机
TXD(3) RTS(7) GND(5)
电源 DC+（0~30V）
RS-232/RS-485
TXD(2) RXD(3) RTS(7) GND(5)
DATA+ DATA-
+VS GND
图4 模块的基本连接
ADAM I/O DATA+ DATA-
+VS GND
（2）模块配置步骤 下面以ADAM .Net Utility为例，演示ADAM-4117的
图13定义设备
串行接口均选择COM1口,双击“COM1”，通讯参数设置为 无校验。如图所示
图14 通讯参数设置
（3）定义数据变量。点击工程目录显示区里的“数 据库”---〉“数据词典” ---〉“新建”，变量名： “ 模 拟 量 ” ， 变 量 类 型 ： “ I/O 实 型 ” ， 连 接 设 备 “ ADAM=4017” ， 寄 存 器 ： “ AI” ， 数 据 类 型 ： “float”,读写属性：“只读”。方法类似，对“开 关 量 ” （ 对 应 ADAM4050 的 DI ） 、 “ 脉 冲量 ” （ 对 应 ADAM=4080的COUNT0）、计数启停控制变量“CS0” （ 对应ADAM=4080的CS0）、计数清零变量“CLSC0” （ 对应ADAM=4080的CLSC0）对应响应设备的寄存器进行 定义，中间变量“模拟量输入”“开关量输入”“脉 冲量输入”“a” “开始停止实验”“报警灯闪”定 义为响应内存变量。
3）ADAM-4080/4080D计数器/频率输入模块，有两个32位计 数器（计数器0和计数器1），其中的嵌入式可编程定时器 用于频率测量。
硬件接线图
4 实验接线图
计算机
24V电源
24V+ 24V-
ADAM-4520
DATA+ DATA- +Vs GND
DATA+ DATA-
+Vs
GND
ADAM-4117
图18工具箱
6．绘制原理图。点击工具箱里打开图库符号 --〉“计算机”，双击计算机图片，加入新建的主界面， 后面添加“电加热炉”“按钮”“报警指示灯”和“通 讯指示灯方法”类似，利用矩形符号 和文本符号 绘 制原理图。如图：
图19 绘制原理图
7.绘制数据采集区，添加实时趋势曲线。点击文本符 号 ，输入“模拟量输入”“####”“℃”，表示采 集来的模拟量温度。类似添加开关量和脉冲量。点击实 时趋势曲线符号 ，添加温度信号的实时趋势曲线，在 主界面画出温度实时趋势曲线显示图，如图，
（1）组态介绍
对控制系统进行监控一般有两种方法：组态软件监控 、第三方软件编制的监控软件监控。用组态软件实现监控 ，可以利用组态软件提供的硬件驱动功能直接访问硬件进 行通信，不需编写通信程序，且功能强大，灵活性好，可 靠性高，但软件价格高，对硬件的依赖比较大，当组态软 件不支持相关的硬件时就会受到限制。在复杂控制系统中 可以采用此方法。
基于RS485总线的分布式数据采集系统为主从分布式 测量系统，其中工控机（IPC）作为系统主站（也称上位 机），并配有RS-232/485转换器，作用是进行数据处理、 分析，实现对系统的监视与管理。模拟量输入模块ADAM4117、数字量输入/输出模块ADAM-4050和计数/频率模块 ADAM-4080等智能远程I/O模块作为数据采集系统的从站（ 也称下位机），实现模拟量、开关量及数字量等信息的采 集，信号计数或频率测量。