组态软件在制冷空调领域的应用研究

文中综合归纳组态软件的功能,介绍组态软件在制冷空调领域里的五种应用方案,它们是虚拟仪表、产品性能测试、系统监控、在线故障诊断、虚拟仿真.并指出组态软件的应用方便易行.     

自动化设备控制和数据采集软件LabMeasure

LabMeasure软件使用高级语言进行脚本编程,并具有程序调试功能.软件通过相应函数提供程序运行结果显示和数据保存功能,通过功能函数库提供各种功能扩展.软件预置了对多种通讯协议的支持,可以容易地同各种具有通讯功能的设备进行通讯.使用该软件能够地方便在实验室中搭建各种自动化控制和数据采集系统.     

基于μC/OS-Ⅱ的Modbus/TCP协议的实现与性能分析

Modbus/TCP是运行在TCP/IP协议之上的应用层实时报文传输协议;分析了Modbus/TCP协议构成,并在实时内核μC/OS-Ⅱ及嵌入式ARM软硬件环境下,将Modbus帧嵌入到TCP帧中,实现了Modbus/TCP协议;通过Modbus/TCP通信组件模型,实现了μC/OS-Ⅱ内核下的C/S通信;提出了嵌入式ARM平台上Modbus/TCP原型测试与性能分析方案;经测试,数据延迟在300帧/秒的发送速率下基本稳定在1.3ms以内,有用数据的传送量约为30kb/s;测试结果表明,Modbus/TCP协议具有较好的实时性与稳定性,能达到工业化标准。     

HL-2A 装置 LHCD 系统灯丝电源远程控制的 一种新方法

为解决 HL-2A 装置低杂波电流驱动(LHCD)系统灯丝电源无法远程控制的问题,介绍了基于西门子 WinCC 监测系统的 HL-2A 装置 LHCD 系统灯丝电源 MSComm 串行通信系统的设计与实现。在 WinCC 图形编辑 器中直接调用 MSComm 控件,编写 VBS 全局脚本实现对串口的访问,解决了硬件组态过程中串行通讯操作被 WinCC 所限制的问题。采用了虚拟串口技术、工业以太网通讯技术、光纤隔离技术等,提高了 WinCC 组态串口 设备的灵活性。HL-2A 装置 LHCD 实验证明,在 HL-2A 装置放电的复杂电磁环境下,LHCD 灯丝电源 MSComm 串行通信系统运行稳定、功能完善。     

开放式车辆远程控制架构研究及应用

为了解决远程控制系统客户端设备类型受限,系统架构不开放及协议不标准问题,实现资源共享,参考NGTP(Next Generation Telematics Pattern),设计了一个车辆远程控制系统架构,并对数据通信协议进行制定;在本系统中,用户通过浏览器登入WebServer,不必开发客户端软件,解决了客户端设备类型受限制问题,提高了系统可维护性;同时为了安全考虑,移动终端不允许直接控制车载终端,设计了后台服务器,用来存储车辆运行状况信息以及转发相应指令;系统中数据通信协议是在NGTP消息协议的基础上进行制定,统一了消息格式,便于管理。运用远程查询和远程控制对系统进行验证,查询的响应时间在3s左右,控制的响应时间在2s之内,均在允许的范围之内,结果证明了系统的可行性。     

小型综合环境模拟试验箱控制系统设计

基于工控机、PLC、触摸屏和PID控制器技术,设计开发了温度、湿度、压力三综合环境模拟试验箱用电气控制系统。该控制系统通过OPC和Modbus通讯完成数据交互,实现远程和本地两种控制模式,试验数据能够实时采集、显示和存储,历史数据通过图表和曲线形式查看。通过PID运算,实现温度、湿度和压力的精确控制。     

基于Modbus RTU的虚拟仪器风洞电机温度监控系统开发

为监测风洞运行过程中动力系统电机温升状态,使其工作性能和绝缘等级处于合理范围,应用研华ADAM-4015模块对置于风洞6kV高压电机相绕组与前后轴内的Pt100热电阻进行测量,本地PLC通过串口Modbus RTU协议与研华模块通讯获得电机实时温度,上位机虚拟仪器LabVIEW软件通过以太网OPC通讯实时获得PLC内电机温度值,实现了高压电机安全精确的隔离测量,以及本地、远程多个节点的温度实时监控、报警和安全联锁。实验结果表明,系统在-50℃～150℃范围内,可达到±0.1%精度,对最大功率下动力系统温升数据和特性曲线的获取实现了工作状态的分析预测,为安全互锁提供了控制依据。     

基于PLC和组态软件的大棚环境监测系统设计

设计并实现基于PLC和组态软件的大棚环境监测与决策控制系统。系统以PLC为核心处理器,通过动力控制模块为整个系统提供动力;采用STH-TW2-RHT2-0A-P3-S0型温湿度变送器对大棚内温湿度进行采集,实际应用中,依据检测到的参数结果对执行设备进行参数调整。以汇编语言为主的软件设计过程中,完成了PLC和组态软件的开发,并给出了大棚环境监测与决策控制的程序代码,结果表明,所设计的系统具有精度高、成本低、控制范围大的优点。     

通用实物设备接入技术研究与实现

综合试验验证技术正朝着“虚实融合”的方向发展,将实物试验设备接入虚拟试验的支撑平台进行统一试验,成为综合试验验证的一大关键技术。本文提出一种通用的实物设备接入技术,一方面通过用户界面配置,自动生成与实物设备传输协议相匹配的接入网关,解决传输协议异构性问题;另一方面,通过采用嵌入式的硬件协议转换器,实现高效率的实时设备接入。实验证明,协议转换耗时为百微秒级,为实现“虚实融合”的综合试验验证奠定了基础。     

HEPS-TF超导3W1扭摆磁铁控制系统的设计

介绍了中国高能同步辐射光源验证装置(HEPS-TF)中超导3W1扭摆磁铁控制系统的设计。该控制系统主要包括电源控制系统和低温信号监测系统。整个控制系统基于实验物理及工业控制系统(EPICS),其硬件结构以串口服务器为核心,将接口转换为标准的RS232/485接口。软件方面,通过应用StreamDevice设备驱动模块开发了基于Modbus协议的EPICS驱动,缩短了设备驱动的开发周期。上层控制界面采用嵌入了EPICS Qt框架的Qt Creator开发,增强了其灵活性。目前控制系统的离线测试已完成。     

放射性污染物粘膜铺设车控制系统设计

放射性污染物粘膜铺设车是核事故应急的一种主要装备。为解决放射性污染物粘膜铺设车多工位实时操控需要,设计了由主控屏、辅控屏和手持终端三种控制终端共同组成上位机的控制系统。该系统以主控屏作为交互中心,通过标准RS232接口与下位机通信;辅控屏和手持终端作为主控屏外设,分别通过CET-5E网线和蓝牙将数据实时传输至主控屏,实现不同工位下的可靠操控。下位机主控制器以ARM7作为主处理器,采用Modbus通信协议与上位机通信,便于系统后续拓展开发。实验表明,该多终端操控系统不受辐射环境干扰,通信稳定,操作便捷,实时性高,符合粘膜铺设车作业工况要求。这种通过主屏地址映射实现多终端控制的方式,有利于降低主控制器仲裁压力、减少数据冗余、提高系统时效,适合在各种特种车辆的控制系统中推广应用。     

Design and Implementation of a Virtual Multi-channel Optical Ring

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｈｉｇｈ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇｐｌａｔｆｏｒｍｍａｄｅｕｐｏｆｗｏｒｋｓｔａｔｉｏｎｓｏｒｐｅｒｓｏｎａｌｃｏｍｐｕｔｅｒｓｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｂｙｎｅｔｗｏｒｋｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｅａｍｉｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｐａｒａｌｌｅｌｃｏｍｐｕｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[1] .Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ ,ｃｏｍｐｕｔｅｒｃｌｕｓｔｅｒｓａｒｅｍａｉｎｌｙｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｅｄｂｙｌｏｃａｌａｒｅａｎｅ…     

Design and Implementation of a Virtual Multi-channel Optical Ring

The hardware and the communication protocol of a scalable optical ring have been designed. A hardware routing has been achieved on the network interface card to minimize data packet communication latency and a simplified communication protocol has been designed to reduce communication overheads. To reduce the data packet blocking probability and have a more efficient usage of the data link layer bandwidth, a virtual multi-channel transmission mechanism has been achieved. The network supports a maximum of 16 virtual channels for each physical data link. Time slots can be dynamically assigned to each virtual channel. Zero wait time has been achieved for the switching between different virtual channels.     

射频指标自动测试及故障诊断系统研究

自动测试与故障诊断的联合研究已经在电子设备实际工作中得到较为广泛的应用。文章针对通信设备研发阶段射频指标测试效率低下以及测试故障定位难度较大等问题,开发了基于虚拟仪器技术的自动测试系统以及适用于射频指标自动测试问题定位的智能故障诊断系统。故障诊系统采用基于专家系统的知识库及推理机制,解释机制采用预制文本法进行设计。实际运行结果表明该系统能够高效准确地完成射频指标自动测试,并对测试过程中出现的问题进行较为准确的定位。     

基于PLC的地面能源远程控制方案

传统伺服地面能源系统的远程控制主要通过模拟量来实现,其自动化程度低、抗干扰能力差。为了解决以上问题,提出了一种基于PLC的地面能源远程控制方案,其分别采用了基于Profibus现场总线的分布式PLC控制技术、基于高压输出反馈的闭环控制技术、OPC Server与PLC远程通讯技术,实现了伺服地面能源系统的远程自动化控制功能,用基于虚拟仪器技术的人机交互界面取代模拟器件,用基于MODBUS协议的数字式网络传感器取代模拟传感器,实现了伺服地面能源系统数字化,提高了伺服地面能源系统的抗干扰能力。     

Novel Quantum Virtual Private Network Scheme for PON via Quantum Secure Direct Communication

Two quantum secure direct communication (QSDC) protocols with quantum identification (QI) based on passive optical network (PON) architecture are proposed. One QSDC protocol can be implemented between two different optical network units just with simple configurations of PON by optical line terminal when they are in the same virtual private network after optical line terminal performing QI to the optical network units in the given PON architecture. The other QSDC protocol is also implemented between any two legitimated users in the virtual private network but with considerable reduction of workload of the optical line terminal. The security analysis shows that the proposed QSDC schemes with quantum identification are unconditionally secure and allow the legitimate users to exchange their secret information efficiently and to realize a quantum virtual private network in the PON networks ultimately.     

基于CAN总线的电气火灾远程监控系统

为了解决传统电气火灾监控系统在远距离数据通信时误码率高、总线上可连接的终端节点数量少、传输速率低等问题,设计了一种基于CAN总线及STM32F103单片机的电气火灾远程监控系统。给出了系统的整体框架及其组成,重点阐述了火灾终端监控设备的硬件及软件设计思路,制订了火灾监控设备与上位机的通信协议。系统实现了消防联动设备的工作状态、被监控设备的供电电压、电流,被保护用电设备的剩余电流值,以及用电设备工作的环境温度的实时监测,并通过CAN总线将监测状态实时传输到远端计算机。在实现火灾监控的基础功能上,增加了通过现场总线与现场其它监控设备通信的主机功能。测试结果表明,系统在远距离数据通信时传输速率提高、增加监控节点的情况下,系统间的数据通信误码率非常低。     

基于混合通信的海洋环境综合监测系统软件设计

水文气象观测是海洋环境观测的重要内容,为适应不同观测环境下的通信需求,以卫星通信技术、串行通信技术、以太网络技术等混合通信模式为基础,研究设计了基于混合通信的海洋环境综合监测系统。系统采用XZY3型气象数据采集器、SCA11型浮子水位计采集水文气象数据,通过混合通信模式完成数据对接,实现了数据分析、通信协议转换、对外数据通信、数据图形化显示和数据库存储等功能。该系统能够准确实时的显示水文气象观测数据,完成与不同终端设备的实时数据通信。     

云环境下基于多虚拟机的在线视频监控系统设计

针对常规视频监控系统在线实时性不强,海量视频数据传输迟滞,任务管理单一等问题,提出了构建在云计算环下基于多虚拟机技术在线视频监控系统 ,利用云计算平台中的物理资源与服务资源提升在线视频监控系统数据处理能力,虚拟机可同时处理大量的视频监控数据,并将视频数据以云存储的方式存储于云端服务器,降低了设备建设成本,可根据不同用户需求定制相关服务。本系统基于云计算平台设计,应用数十台乃至数百台虚拟机对在线视频监控数据进行处理,设计实现了云平台下在线视频监控系统的结构设计、以太网通信接口设计、服务器硬件配置和虚拟机控制。在软件设计方面通过对各虚拟机资源利用率的计算而动态分配资源,从而可以有效减少网络传输系统状态信息的带宽开销。通过系统功能与性能测试表明,在常规公共网络10M带宽的情况下,本系统在线视频监控数据的传输延迟时间相比于传统视频监控减少了85%以上,监控视频数据量减少了75%以上。     

基于3G的能耗数据采集器设计

针对大型公共建筑实时监控能耗的需求,借助3G网络传输的优势,提出了一种基于3G的能耗数据采集器的设计方案。该方案使用STM32为主控制器,根据Modbus通信规约通过RS485方式实现对智能电表的能耗数据采集,再将数据通过3G无线网络远传至服务器。重点设计了采集器的硬件电路,数据采集与传输驱动程序。经实验室测试,该采集器能实时、准确地采集数据并传送至服务器,性能稳定可靠,能够满足能耗监测系统的需求。