工业企业能源监控系统解决方案

工业企业能源监控系统解决方案

摘要：论文探索了一种基于MCU处理器的工业节能监控系统实现方法。利用传感器信号或I/O等信号，用MCU为控制处理器，配以各种转换电路，将监控的能源模拟量转变为数字量，对于I/O信号进行分析，针对于这些数字量进行数据分析，并进行控制使工作生产过程达到较理想的要求。

关键词：工业能源监控节能监控系统信号处理串口通讯RF无线通讯

1、系统概述：

随着我国政府对节能环保越来越重视，以及能源消耗在生产中的成本越来越高，倡导节能，节约现有能源消耗量显得也越来越重要，这无疑也将造福社会。在实际工业生产中，通常需要监测工业生产中的能源使用情况，并根据监测到的能源使用情况来控制生产过程，这种工业监控系统在今后的工业生产中将占有越来越重要的应用地位。

工业企业能源监控系统是利用传感器信号或I/O等信号，用MCU为控制处理器，配以各种转换电路，将监控的能源模拟量转变为数字量，对于I/O信号进行分析，针对于这些数字量进行数据分析，并进行控制使工作生产过程达到较理想的要求。

工业企业能源监控系统的优势在于系统可自动进行控制处理，并随着互联网技术的发展可以远方监测和控制，具有高稳定性、可靠性，可更好的满足工业生产要求。工业企业能源监控系统可广泛应用于电子、石化、冶金、发动机、船舶及食品加工等行业。

2、解决方案：

工业企业能源监控系统原理框图如图2.1，整个能源监控系统有以上几大部分，以下对主要几部分的组成进行描述：

2.1能源模拟量输入模块

如图2.2所示，传感器信号或者标准电流电压信号，通过输入通道滤波经放大器放大后进入AD转换器，AD转换器将模拟量信号转换为数字信号，将需要监控的模拟信号转换为数字量信号。其中多通道切换通道通过单片机控制，模拟和数字部分完全采用光电隔离，电源部分也完全隔离，增加模拟部分抗干扰能力。

对于液体等能源种类，I/O输入模块将通过液位传感器等将能源使用量情况，经输入通道进行处理，然后I/O信号经光电隔离转换，进入MCU处理器进行输入输出控制。

2.3 MCU处理器

MCU处理电路负责将所有经AD转化处理后的数字量，进行线性化处理，并负责将数据用通讯模块将数据发送到上位机，上位机有温度分析系统软件，将数据显示并分析处理。MCU处理电路还可以外扩数据存储单元、显示控制单元，MCU自动处理采集到的数字量，可以受按键控制并进行LED/LCD显示。MCU 还负责进行一些开关量及模拟量的输出控制，可以完成发出报警信号、控制标准电流/电压输出等功能。

2.4 模拟量输出模块

针对于一些控制需要，模拟量输出模块，需要标准模拟信号输出对应用对象进行控制，采用D/A转换器，将MCU单元发出的控制数据转变为模拟量，经信号放大器进行一定的放大后输出。

2.5显示/控制模块

显示/控制模块，通常应用在不方便与上位机通讯的工作环境中，可以直观的用LED/LCD显示环境监测量，能通过控制键盘选择显示量，并能由键盘直接将所需要控制的命令输入给MCU处理器，完成一些简单的显示控制。

2.6通讯模块

通讯模块将完成上位机与MCU监测、控制数据通讯，这样上位机能更方便的进行监控生产过程，上位机可以有显示画面和控制画面，可以将采集到的成产模拟数据进行曲线描绘、棒图描绘等，并可进行控制参数设置、控制开关设置，这样以来能更准确、快速、方便的获得MCU的通讯数据显得很重要，现在可选用的通讯方法有很多，可以根据工作环境进行选择。

可选用的通讯方式有：RS232/RS485通讯，USB2.0通讯，CAN2.0通讯，Lon Works通讯，RF、红外、蓝牙等无线通讯、工业以太网等各种通讯方式。

2.7上位机显示/控制

上位机软件可以对能源信号的输入输出情况进行监控，并能进行数据存储、数据分析。软件的数据分析功能可以将采集到的能源数据绘成温度曲线，或以棒图列表的方式进行描述，操作人员可以随时翻看历史记录，也可以利用软件的曲线分析判断工作过程是否达到要求，从而进行控制调整整个系统，以达到最佳的工作状态。