技术文章

当前页面: 首页 >技术文章 >基于以太网的能源计量系统的设计开发

基于以太网的能源计量系统的设计开发

供稿:pingchang_4 2007/11/6 13:45:00

0 人气:2025

  • 关键词: 计量 以太网
  • 摘要:分析工业以太网系统的优点。介绍基于以太网的全公司能源计量系统的硬件设计和程序开发。 The advantages of Ethernet system is analyzed. The hardware Design And software development of energy measurement system based on Ethernet is presented.

0 引言
随着世界范围内网络和信息技术的日趋成熟,在工业通讯和自动化应用中日益采用以态网和TCP/IP协议作为最主要的通讯接口。从用户观点来考虑,以态网最明显的好处就是技术标准的开放性,这正如个人(PC)促进了信息革命的到来,在短短的二十年内改变了我们生活周围的一切。在工业应用中,全面采用以太网进行通讯和基于网络的工业设备,用户从此摆脱厂家专有协议和网络架构的困扰,使各种设备更易于集成。
随着互联网技术的发展与普及推广,Ethernet技术也得到了迅速的发展。首先,Ethernet的通信速率从10M、100M、到如今的1000M、10G,在数据吞吐量相同的情况下,通信速率的提高意味着网络负荷的减轻和网络传输延时的减小;其次,采用星形网络拓扑结构,交换机将网络划分为若干个网段,降低了所有网段和主干网的网络负荷,使Ethernet通信“确定性”和实时性得到大大提高。
1 方案设计
能源是宝贵的财富,充分利用能源,节能降耗,是每个企业追求的目标。目前,能源计量设备普遍存在分布广,并且分散,人工抄表时间不一致,有一定计量误差,不便于实时跟踪能源消耗状况,阻碍了对于能源消耗的准确分析。根据这些状况,我们试验开发了能源计量网,实现各种介质的自动检测和计量。根据我厂目前大部分仪表具有RS-485通讯口,同时光纤主干网(以太网)的开通,为节省投资,充分利用现有设备,我们准备建立基于以太网的能源计量系统。本系统是对累积量进行计量管理,累积量是慢变量,且主要是进行计量管理,而不是现场控制,对实时性要求不高,以太网具有的优势可以满足计量管理的要求。
在工业自动化控制中,大量的传感器,测量仪表,PLC等设备必须联网,为整个系统提供管理必需的数据。而大多数这些设备只有RS232和RS485/422串口通讯界面。利用目前光纤局域网覆盖广泛的优势,并且主要实现计量管理,对实时性要求不高的特点,本系统引入Moxa工业以太网设备服务器的先进功能将串口设备立即联网,使仪表RS485总线升级到工业以太网通讯系统,从而实现通过以太网控制串口设备,实现能源计量。2系统硬件组成 能源计量系统组成如图1所示




图1 能源计量数据采集系统

本系统为一网络系统。分布于各处的具有RS-485通讯功能的流量积算仪就近以总线形式组网,并分别通过一个串口设备联网服务器(台湾,MOXA)就近连至交换机。串口设备联网服务器将RS-485通讯协议转换为TCP/IP协议,通过公司主干网(以太网),实现用一台主机就可读取分布于全厂的能源量。本方案直接从仪表读数字信号,数据准确,无累计误差,且对于分散的个别仪表容易实现联网,整个系统便于扩展。
3系统软件设计
本系统包括三部分:数据采集存储,客户端应用程序和局域网Web发布程序。
3.1采集部分
1)程序设计基于串口编程。首先,在本地将流量积算仪按RS-485总线形式连接,通过RS485/232转换模块与主机标准串口连接。用VC编程做仪表串口通讯的DLL驱动程序,然后在VB中声明标准API函数并调用,从而提高程序读取速度,在一定程度上克服串口通讯速度慢的问题。在VB中用Timer控件,自动触发读取函数,在判断为正确数据后进行存储。
2)在1)测试成功后,用串口设备联网服务器代替RS-485/232转换模块,一端连接流量积算仪组成的RS-485总线,一端连接交换机,主机通过网卡也连至交换机。然后,设置主机与串口设备联网服务器的IP地址在同一VLAN,并使用MOXA本身提供的驱动程序,将串口设备联网服务器(Nport Epress DE-311)的串口映射为一个标准串口(如COM3/COM4等)。此时,无须修改任何原有的软件和通讯目标,即可立即使用。从而实现通过以太网读取远程数据,方便计量。
3)将所有相关数据,包括仪表的RS485总线地址,相应的IP地址和映射的串口数等信息存于SQL SERVER数据库,在程序确认要采集后,将数据从数据库读到相应的数组内,并对采集点数做统计,用于采集程序依次循环采集。如果要添加或删除检测点,只要连接数据库做相应修改即可,不需要修改程序。
3. 2存储部分
本程序使用了VB的ADO技术,将实时数据定期远传存储到SQL SERVER数据库,并且在每天的固定时间进行日用量计算,也远传存储到SQL SERVER数据库。通过在SQL SERVER服务器端创建触发器,将日用量等数据转存实现历史记录。为便于管理,设置用户管理,高权限的用户可以进行设备管理,增减采集仪表的数量,设置表底,规定结算时间等,低权限的用户只能查看,不能修改。
ADO技术用于访问数据库,具有易于使用、访问灵活、应用范围广的特点。
1)易于使用
这是ADO技术的最重要的一个特征。由于ADO技术是高层应用,所以相对于OLE DB或者ODBC,它具有面向对象的特征。同时,在ADO的对象结构中,其对象之间的层次关系并不明显。相对于DAO等访问技术来讲,又不必关心对象的构造顺序和构造层次。对于要用的对象,不必先建立连接、会话等对象,只需直接构造即可,方便了应用程序的编制。
2)高速访问数据源
3)可以访问不同的数据源
4)可以用于Micresoft Active页
ADO技术可以以ActiveX控件的形式出现,所以,可以被用于 Microsoft Active页。此特征可以简化Web 页的编程。
5)程序占用内存少
部分程序如下:
连接数据库
Set objconn = New ADODB.Connection
objconn.ConnectionString = "driver={SQL Server};" & _
"server=dbserver;uid=flux;pwd=flux;database=flux"
objconn.Open
添加新数据到数据库
If objconn.state = adStateOpen Then
sql="select num,ybname,medium,lflux,qflux,kflux,state,shijian,xuhao,rflux,zhuangtai,danwei from realtimedata order by num"
Set cmd = New ADODB.Command
cmd.CommandText = sql
…………………………………………
objrst.Open cmd, , adOpenKeyset, adLockOptimistic
If objrst.state = adStateOpen Then
If objrst.BOF Then
……………………………..
objrst!lflux = ybdata(m).lflux
objrst!Qflux = ybdata(m).Qflux
……………………………………..
objrst.Update

3.3客户端应用程序
采用VB编写客户端应用程序,实现从SQL SERVER数据库读取实时数据和历史数据,用户可完成分布图、历史趋势图的显示和要求的报表打印等功能。为了降低消耗,提高效能,根据用户需求,开发相应的数据分析程序,为方便用户使用,将数据转存EXCEL表,通过对历史数据的分析,结合现场实际,寻求节能降耗的措施。
3.4局域网Web发布程序
用ASP编写Web发布程序,通过ADO技术从SQL SERVER数据库获取数据,实现上网浏览实时和历史数据。方便各个生产部门、管理部门和维护部门掌握实时数据,节省时间,提高工作效率,做到数据公开,避免计量异议。
部分程序如下:
连接数据库
Set Recordset1 = Server.CreateObject("ADODB.Recordset")
Recordset1.ActiveConnection = MM_dll_STRING
Recordset1.Source = "SELECT 检测点名称, 累积流量, 时间 FROM ENERGY.累积瞬时流量 WHERE 介质类型=" + Replace(Recordset1__varleixing, "", "") + ""
显示数据

<%=(Recordset1.Fields.Item("检测点名称").Value)%>
<%=(Recordset1.Fields.Item("累积流量").Value)%>
<%=(Recordset1.Fields.Item("时间").Value)%>
4结束语
本方案解决了国产仪表通过RS485总线立即升级到工业以太网通讯系统,此设计主要优点是硬件便于扩展,既可将新增加仪表串联接于原系统,也可增加串口联网服务器,对原系统没有影响;同时,软件程序也不用改变,只要在采集程序的菜单中选择设备管理功能,则可将仪表的地址和串口的对应信息存储于数据库,并将采集循环中的数组信息做对应扩展;此外,由于实现公司局域网WEB发布,数据公开透明,便于各个部门监督,避免了计量异议。因此,此设计使用简单,灵活,节省投资,便于维护,值得推广使用。李永彩,1971年生,女,1994年毕业于河北理工大学,在邢钢计控处工作四年,其间任班组组长,积累了丰富的现场工作经验,后考取北京科技大学研究生,进一步提高了理论知识和研究解决问题的能力,2001毕业后负责能源计量数据的自动采集的开发工作, 厂内PLC程序编制和改进,二级自动化程序编制等工作,进一步提高了生产效率.现中级职称,硕士,邢钢技术中心自动化室工作。
Add.: 河北邢台邢钢路161号 邮编054027
Tel.: +86-319-2044445
Fax: +86-319-2042798
E-mail: yongcaiyi2005@yahoo.com.cn

更多内容请访问 pingchang_4(http://home.gongkong.com/profile/?uid=9-827F-623CDA109C8C)

手机扫描二维码分享本页

工控网APP下载安装

工控速派APP下载安装

 

我来评价

评价:
一般