以太网的分布式温度监控系统范文

《电子商务杂志》2014年第四期

1、系统的实现

1.1系统硬件整体结构

本文设计的温度监控系统的整体结构，如图1.1所示，它由多个“单元的温度控制系统”通过集线器由PC机集中监控。“单元的温度控制系统”的结构如图1.2所示，由AT89S52、温度传感器、继电器、空调机等构成。由于“单元的温度控制系统”都具有独立的地址，相互之间通过总线相互并联在一起，最后通过RS485转TCP／IP协议转换器与PC机之间进行网络的通讯。

1.2硬件电路设计

硬件电路包括温度采集电路，调温设备的控制电路，系统通信模块。

1.2.1温度采集电路温度传感器选用DALLAS公司的DS18B20。这是一种单总线智能温度传感器，输出为数字信号,与处理器通过数据线来完成双向通信。DS18B20的电压范围为+3.5~+5.5V,测温范围为-55~+125℃，固有的测温分辨率为0.5℃，最高精度可达0.0675℃，最大转换时间为200ms。单片机选用美国ATMEL公司生产的AT89S52单片机,AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K可编程Flash存储器,与工业80C51产品指令和引脚完全兼容.AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。采用单片机的P3.7口与DSl8B20进行通信，采集温度信号，由于其是双向通信，内部结构是开漏，所以在总线上要加一个10k12上拉电阻。

1.2.2调温设备控制电路MCU将预设温度和实测温度比较，根据比较结果，利用P3.5口控制调温设备。P3.5分别输出高低电平来使晶体管导通或截止，控制继电器K来选择空调的工作情况。

1.2.3系统的通信模块RS—485接口是目前串行通信广泛使用的接口电路，它是20mA电流环路串行通信接口，它最大的优点是低阻传输且对电气噪声不敏感，而且易于实现光电隔离，适合长距离串行通信,接口芯片选用MAX485。本系统将传统的串口通讯为网络通讯，采用的是RS485转TCP／IP协议转换器，使得串口设备能快速联网，实现了基于以太网的可视化分布式温度监控系统。RS485转TCP／IP协议转换器可以提供RS485口到TCP／IP以太网口的数据传输设备，将串口通讯变为网络通讯，实现串口设备和网络的连接。转换器采用透明数据传输，不需更改原程序，就可将原有串口设备和网络连接，支持UDP、TCP传输和远程跨越网关的数据通讯。本系统设计时考虑实际情况，由多个“单元的温度控制系统”通过集线器通过集线器由PC机集中监控，构整体的远程分布式温度监控系统（系统图见图1.1）。

1.3底层软件设计

1.3.1温度监控仪工作流程温度控制器的工作原理：①将AT89S52上电初始化：将T0设置为定时器模式1，将T1设置为计数器模式l，将T2设为波特率发生器(波特率：9600)。②接受上位PC机已设置储存的温度上下限值，以及保存的采样间隔值等参数。③主循环的执行：根据设置的时间采样间隔，接收读取时间、温度等信息，通过和设定的温度上下限值的比较来判断，是否调节空调机工作状态，实现温度的控制。可在线调节温度上下限值、时间校正值、温度校正值等数据。当前温度数据，历史温度数据，报警记录可由WINCC在上位机显示。上述的流程完成后，重复上述工作流程，循环的工作，实现对温度的实时监控。

1.3.2温度监控仪的通讯协议通过设置单片机的串行口控制寄存器的工作方式，使其工作于多机通讯。通讯前，在程序中先将SM2和REN(允许串行接收控制位)为1，并使各从机串行口工作方式设置为方式2或方式3，允许串行口中断。维持SM2为1时，主机与从机不能通讯，只有将SM2置O，准备接收数据。主机发送数据时，地址相符的从机数据接收信息，其它的从机接受信息。

2、上位机和以太网通讯

本系统为主从式监控系统，主机(即上位机)在向下位机发预置温度启动下位机后，轮询不同地址码的从机，获得温度值，存人数据库并在主界面显示。从机接收到主机预置温度后启动，每次主机询问温度值时回送测量温度值。如出现掉电后重启的情况，从机向主机发出重置请求，要求主机重发预置温度。

2.1WinCC监控软件本文采用WinCC（WindowsControlCenter）软件作为监控软件。WinCCV6.0采用标准MicrosoftSQL2000数据库进行数据的归档，同时具有Web浏览器功能。

2.2WinCC与以太网的通讯步骤：●创建WinCC站与以太网的物理连接。本文选用PC通讯卡CP1613.●在WinCC项目添加TCP/IP的通道驱动程序●在通道驱动程序的通道单元下建立与指定通讯伙伴的链接●在连接下建立变量，定义数据类型，变量的名称，确定变量地址，从而确定与PLC中变量的对应关系。本文变量为温度值，类型为有符号16位。

3、结束语

作者设计了一种基于以太网和AT89S52的可视化分布式温度监控系统。文中介绍了系统的整体组成结构和工作原理。该系统采用了模块化设计，可经裁剪改造后广泛地应用于各种工业生产领域，如建筑，仓储等行业。

作者：李洁单位：重庆邮电大学移通学院自动化系