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基于现场总线的水环境智能监测装置的开发

2020-11-29阅读(407)

基于现场总线的水环境智能监测装置的开发

论文摘要

近年来,对水环境的监测受到人们越来越多的关注,水环境监测装置的重要性不断提升。本文分析了当前国内外水环境监测装置的开发应用情况,并在此基础上,提出了一种基于MODBUS总线和PROFIBUS总线的水环境监测装置的开发方案。本课题源自2006年江苏省科技攻关项目（工业部分）“多总线智能化多参数检测装置”的一部分。本课题以水环境为监测对象,提出了一种基于PROFIBUS-DP和MODBUS两种现场总线协议的监测装置的开发方案,详细介绍了硬件设计和软件开发。该装置的开发主要包括两部分:智能检测仪表部分和通信部分。智能检测仪表的开发以C8051F020单片机作处理器,配以相关外围设备,主要用于实时检测水环境中的相关参数并作相应的处理工作;通信部分的开发主要包括基于MODBUS总线协议和PROFIBUS-DP总线协议的两种现场总线的开发。MODBUS总线通信以智能检测仪表作为从站,与远程上位机构成监测系统,上位机监控软件采用VC6.0开发,该软件可以实现参数设置、实时参数采集、参数越限报警、数据库操作等功能;PROFIBUS-DP总线通信则以智能检测仪表和作者所开发的PROFIBUS-DP通信接口模块共同构成PROFIBUS-DP智能从站,并与主站构建通信网络,PROFIBUS-DP通信接口模块采用SPC3通信芯片+C8051F020微处理器的方案。水环境监测装置的测试中,该系统运行稳定、与主机通信流畅、操作简单,可实现对水环境参数的实时监测。该装置可用于水环境监测及水产养殖等许多领域,与同类产品相比,该装置操作简单、性价比高,具有广阔的应用前景。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 目录
  • 第一章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 本项目研究的目的、意义
  • 1.3 本论文的主要内容
  • 第二章 PROFIBUS总线通讯协议
  • 2.1 现场总线的概念及特点
  • 2.2 PROFIBUS现场总线
  • 2.2.1 PROFIBUS-DP的协议结构
  • 2.2.2 PROFIBUS-DP的基本功能
  • 2.2.3 基于PROFIBUS协议的DP从站的开发
  • 2.2.4 通信芯片SPC3
  • 2.2.5 PROFIBUS-DP开发包4
  • 2.2.6 电子设备数据文件（GSD）
  • 2.3 小结
  • 第三章 MODBUS通讯协议
  • 3.1 MODBUS协议简介
  • 3.1.1 在MODBUS网络上传输
  • 3.1.2 在其它类型网络上传输
  • 3.1.3 查询—回应周期
  • 3.2 MODBUS两种传输方式
  • 3.2.1 ASCⅡ模式
  • 3.2.2 RTU模式
  • 3.3 MODBUS消息帧
  • 3.3.1 ASCⅡ帧
  • 3.3.2 RTU帧
  • 3.3.3 地址域
  • 3.3.4 功能域的处理
  • 3.3.5 数据域
  • 3.3.6 错误检测域
  • 3.3.7 字符的连续传输
  • 3.4 MODBUS错误检测方法
  • 3.4.1 奇偶校验
  • 3.4.2 LRC检测
  • 3.4.3 CRC检测
  • 3.5 小结
  • 第四章 智能检测仪表的开发
  • 4.1 智能检测仪表的硬件设计
  • 4.1.1 微处理器C8051F020
  • 4.1.2 实时参数采集模块
  • 4.1.3 液晶显示与键盘选择部分
  • 4.1.4 通信模块
  • 4.2 智能检测仪表软件模块的开发
  • 4.2.1 单片机微处理器初始化模块
  • 4.2.2 A/D转换程序模块
  • 4.2.3 液晶显示以及键盘功能程序模块
  • 4.2.4 通信程序模块
  • 4.3 小结
  • 第五章 PROFIBUS-DP通信模块的开发
  • 5.1 DP通信接口模块的硬件设计
  • 5.1.1 双口RAM IDT7130
  • 5.1.2 微处理器与SPC3的通信接口电路
  • 5.1.3 供电电源电路
  • 5.2 DP通信接口模块的软件开发
  • 5.2.1 DP通信模块系统软件的整体结构
  • 5.2.2 DP通信模块系统初始化模块
  • 5.2.3 SPC3初始化
  • 5.2.4 主站数据处理模块
  • 5.2.5 从站数据发送模块
  • 5.2.6 诊断数据的发送
  • 5.3 小结
  • 第六章 基于VC6.0的上位机监测软件的开发
  • 6.1 上位机通信功能模块
  • 6.1.1 上位机通信协议规范
  • 6.1.2 MSCOMM控件
  • 6.1.3 监测软件通信模块的设计
  • 6.2 监测软件用户界面设计
  • 6.2.1 监测软件的系统功能模块
  • 6.3 小结
  • 第七章 系统测试
  • 7.1 智能检测仪表的测试
  • 7.2 PROFIBUS-DP通信模块测试
  • 7.3 PC机监控软件与智能检测仪表通信测试
  • 7.4 小结
  • 第八章 总结与展望
  • 8.1 本文总结
  • 8.2 研究工作的展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 附录A 智能检测仪表部分程序
  • 附录B PROFIBUS-DP通信模块部分程序
  • 附录C 上位机监控软件部分程序
  • 在学期间发表的论文及参加的科研工作

    • 相关论文文献

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