| 标题 | 基于组态王软件的温度数据采集系统开发 |
| 范文 | 陈诗杰 摘 要：此次研究设计了基于组态王软件和Pt100铂热电阻的温度采集系统的。通过非线性铂热电阻Pt100采集被测物体周围环境的温度信号;通过泓格I-7015模块把采集到的电阻信号输入，再把信号传入计算机做数据处理分析;再利用组态王软件编写干化机冷凝冷却实验器的实时温度变化[1]、实时监控画面、温度数据表和报警系统的程序。 关键词：铂热电阻;实时监测;组态王软件;冷凝器;温度;数据采集系统 DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.110 0 引言 随着社会的不断进步，计算机以及电子技术迅速崛起，许多工业场所都需要能够收集实时温度变化、实时监控画面、 温度数据表和报警系统的程序。 铂热电阻 Pt100具有稳定的物理性质和化学性质，具有灵敏度高，安全指数高的特点。 Pt100可以直接深入被测介质，而后通过测定被测电阻的阻值变动，然后再通过一定的方式转化成设备内部介质的温度变化信号。笔者结合自身所学知识和工作经验，设计出以铂热电阻 Pt100为基础的表面蒸发空冷器温度采集系统[2]，由计算机给对应的模块输送反馈信号达到实时跟踪和调试被测环境温度的目的。此数据采集系统不仅操作方法简单，作用效果也精准有效，能使用户体验到操作方便的人机界面，并做到实时监测温度变化、实时监控画面、 温度数据表收集和报警系统的功能。 1 工作原理 表面蒸发空冷器的温度采集系统上位机的组成构建基于WIN 7操作系统的工作控制计算机和铂热电阻 Pt100，通过组态王软件对采集到的实时数据快速且准确地进行处理和显示，最终得到该装置不同情况的温度值。系统控制温度的过程如图 1 所示。 2 系统硬件設计 以铂热电阻 Pt100为基础的表面蒸发空冷器温度采集系统硬件部分的核心是 I-7015 模块[3]，主要外围硬件的核心是上位机和I-7015 间的串行通信模块与Pt100 铂热电阻和 I-7015 模块，具体结构如图 2 所示。 2.1 Pt100 铂热电阻和I-7015 模块 此模块的主要作用是测量温度，Pt100 温度传感器可以把温度信号转换成一种可传输的电阻信号，电阻值的变化和温度变化是正相关关系，可测温度范围是-50至200 ℃。而I-7015 模块一种热电阻输入模块，规格是16 位 12 Hz， I-7015模块由内置的微处理器，同时外壳是由十分坚硬的工业级塑料制成的。 和单片机比较，I-7015模块不需要编程，操作方法更简单，而且自带双看门狗，拥有极高的安全性。所以，在此温度采集系统中应用I-7015 模块不仅操作便捷且安全指数高，完全符合需要。 该装置还考虑到实际应用过程中可能出现的干扰因素，对系统进行了多方面的优化。例如： Pt100 铂热电阻和 I-7015 模块之间的接法，这两个装置之间的接发分为两线制接法和三线制接法，两种方法各有优劣。其中，两线制接法有操作简单，需要的材料少，安装费用低，配线简单的优点，但是当设备相隔距离较远时，会出现一定误差，导致所得数据不准确，存在较大的误差。三线制接法操作更复杂，需要的材料更多，成本更高，但是能更大程度地减小数据偏差，在工业检测场合被更广泛地应用。三线制接法一方面解决了设备之间距离远的问题，另一方面增强所测数据的准确度，正是由于该种方法具有如上优势，所以，在实际工作中得到了极为广泛的运用。 2.2 上位机和 I-7015 间的串行通信模块 I-7520 模块在连接方式上，通常采用的是两线和四线连接的方式，其可以将RS-232 转为 RS-485。其中，四线制连接是一种点对点的信息传递方式，因此在工程应用上较为局限[4]。干化机、 粮仓、砖窑厂、储罐等对于温度变化情况监测要求较高的地方，在连接方式上通常选用的是两线制连接，而这种两线制连接方式的结构形式是一种总线式拓扑结构，这种结构的运用可以实现一个总线挂接 256 个结点的效果，高效且便于管理。此温度采集系统结合各种性能和需求，所选择使用的是I-7520 模块，把I-7015 模块和上位机之间进行串行通信连接。 图 3 表示了通信采集方式。 3 系统软件设计 模块与 PC 的通讯设置软件是温度采集系统的核心组成部分、组态王软件。组态王软件可以监测外界环境以及设备内部温度的变化，并对特殊情况进行控制和处理，让工业场所的各种设备能够正常工作运转。 3.1 组态王与模块的通讯程序设计 Pt100 铂热电阻从功能上讲，其能够通过自身的特性将温度信号转换成一种可传输的电阻信号的一次元件， 通过转换的电阻信号要想传递到计算机控制装置上需要经由引线。此温度采集系统在泓格模块 I-7015 上直接连接了热电阻，把所得的电阻信号传入 I-7015 模块中。 而后通过在 Dcon Utility软件上将各种运行所需的参数进行准确设置， 主机传输出一整套完整的命令， 设置包括输入方式 （范围）、 I/O 地址、 波特率、和无校验盒等指标的初始参数。 3.2 组态王程序设计 组态王程序设计的重点为设计人机界面， 而要达到人机界面能够稳定运行的效果，就需要通过编写命令语言，对设备连接进行设置，对控制系统的界面进行绘制，还需要搭建相应的数据库和配置系统等部分。 在此次研究过程中，温度采集系统测量的温度误差比较大，比正常温度高3℃左右，实际温度和软件所显示温度并不存在线性关系。 常见地解决办法为硬件补偿或软件补偿法。 软件补偿法的原理是利用计算法、插值法和查表法进行补偿。而硬件补偿法会消耗硬件电路，并且补偿效果不佳。针对此问题，选择软件补偿法校正热电阻的非线性问题，提高设备的精准性。 4 结语 此次研究设计出以铂热电阻 Pt100为基础的表面蒸发空冷器温度采集系统，应用组态王软件控制整个工程场所，并对出现的故障及时检查解决。该温度采集系统具有高效、精准、安全的特点， 具有良好的应用效果。 参考文献： [1]于铄航，李建新，贺琳.基于Pt100铂热电阻的测温电路设计[J].工矿自动化，2014，40（06）：113-115. [2]谭长森.基于Pt100型铂热电阻的测温装置设计[J].工矿自动化，2012（03）：89-91. [3]吕宜光，钱冠华，李长武.基于组态软件的地下水数据采集系统研究[J].自动化技术与应用，2015，34（01）：76-79. [4]谢佳锋，王俊杰.基于组态王的铝电解槽槽壳温度检测系统设计与应用[J].科技创新与应用，2015（16）：32-33. |
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