? ? 有關(guān)實(shí)驗(yàn)室電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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?為實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室電源智能化管理，減少人力與物力的浪費(fèi)，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)室電源集控系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括上位機(jī)集控程序、下位機(jī)基于 PLC的電源控制兩大部分。

1.　系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)以下內(nèi)容：

（1）PLC通過(guò)串口接收的控制數(shù)據(jù)，對(duì)各個(gè)實(shí)驗(yàn)室的電器電源進(jìn)行通斷控制；

（2）根據(jù)串口發(fā)送來(lái)的命令，通過(guò)串口將當(dāng)前PLC所控制的所有接口的實(shí)時(shí)狀態(tài)返回給PC端；

（3）PC端監(jiān)控軟件擁有各實(shí)驗(yàn)室電源狀況的監(jiān)視功能，并能根據(jù)管理員的操作通過(guò)串口發(fā)送相應(yīng)的控制代碼至PLC端；

（4）定時(shí)發(fā)送狀態(tài)請(qǐng)求命令，讓PLC端定期返回各實(shí)驗(yàn)室電源的實(shí)時(shí)狀況；

（5）PC端監(jiān)控軟件需要有人手控制與自動(dòng)控制兩種模式；

（6）PC端監(jiān)控軟件擁有實(shí)驗(yàn)室電源自動(dòng)開(kāi)啟時(shí)間設(shè)置功能；

（7）PC端監(jiān)控軟件擁有讀取數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)驗(yàn)室借用信息數(shù)據(jù)的功能，并能根據(jù)管理員的設(shè)置確定是否對(duì)PLC 端自動(dòng)發(fā)送控制命令。

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與此對(duì)比，我們學(xué)校那套目前只實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)功能，在上位機(jī)組態(tài)王上進(jìn)行監(jiān)視或者在通過(guò)云數(shù)據(jù)在手機(jī)APP上進(jìn)行監(jiān)視，還沒(méi)加上遠(yuǎn)程控制這塊，但是整體的構(gòu)思和設(shè)計(jì)方案幾乎一樣，我們也是有手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種（在自動(dòng)控制模式下，鎖門(mén)兩圈后，按照用戶(hù)設(shè)置的斷電延時(shí)時(shí)間來(lái)進(jìn)行自動(dòng)斷電，在開(kāi)門(mén)時(shí)亦會(huì)自動(dòng)上電）

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基于上述需要實(shí)現(xiàn)的功能，系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)總共包含兩大模塊，即上位機(jī)模塊與下位機(jī)模塊，其中上位機(jī)部分主要以PC機(jī)為載體，實(shí)現(xiàn)對(duì)下位機(jī)硬件的監(jiān)視與控制；而下位機(jī)部分，則是采用以PLC為核心的實(shí)驗(yàn)室電源控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的主要作用是接收上位機(jī)下發(fā)的控制或查詢(xún)信號(hào)，處理后對(duì)連接在其上的各實(shí)驗(yàn)室電源進(jìn)行控制或查詢(xún)，并實(shí)時(shí)將各實(shí)驗(yàn)室的電源狀態(tài)信息反饋給上位機(jī)。上下位機(jī)之間實(shí)現(xiàn)有線(xiàn)連接，兩者間采用RS232協(xié)議進(jìn)行通信，同時(shí)下位機(jī)之間采用RS485協(xié)議進(jìn)行通信。系統(tǒng)具體框圖如圖1所示。系統(tǒng)的整體拓?fù)淇驁D如圖2所示。

系統(tǒng)上位機(jī)主要基于.NET進(jìn)行編程設(shè)計(jì)，編程語(yǔ)言使用C#。該系統(tǒng)上位機(jī)并沒(méi)有采用傳統(tǒng)的組態(tài)王進(jìn)行設(shè)計(jì)，原因是考慮到系統(tǒng)日后的功能擴(kuò)展，如加入視頻監(jiān)控程序等，用組態(tài)王較為難以實(shí)現(xiàn)，故選用面向?qū)ο笳Z(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)，方便日后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能擴(kuò)展。上位機(jī)程序主要包括串口連接設(shè)置功能、實(shí)驗(yàn)室電源狀態(tài)監(jiān)視與控制功能、實(shí)驗(yàn)室電源定時(shí)開(kāi)關(guān)功能三個(gè)主要部分。

2.??系統(tǒng)上位機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（1）實(shí)驗(yàn)室電源狀態(tài)監(jiān)視與控制功能

監(jiān)視功能主要實(shí)現(xiàn)對(duì) PLC 所控制的各電源實(shí)時(shí)情況進(jìn)行監(jiān)視。通過(guò)對(duì) PLC 發(fā)送狀態(tài)請(qǐng)求命令，然后再通過(guò)對(duì)PLC返回的狀態(tài)命令進(jìn)行約定協(xié)議的處理，再在軟件界面進(jìn)行相應(yīng)的顯示。控制功能主要實(shí)現(xiàn)對(duì)PLC所連接的所有電源進(jìn)行控制。通過(guò)對(duì)PLC發(fā)送控制指令，然后PLC對(duì)所接收到的指令進(jìn)行處理，然后控制相應(yīng)的電磁繼電器開(kāi)合。（我們學(xué)校采用的是組態(tài)王這軟件來(lái)監(jiān)視）

（2）實(shí)驗(yàn)室電源定時(shí)開(kāi)關(guān)功能

該功能主要用于設(shè)定每一間實(shí)驗(yàn)室的具體上課時(shí)間，上課時(shí)間以分段形式顯示，分段依據(jù)按照某學(xué)院實(shí)際一天上課節(jié)數(shù)來(lái)劃分。設(shè)定的內(nèi)容存放于配置文件當(dāng)中，每次打開(kāi)軟件后會(huì)自動(dòng)獲取文件中的設(shè)置內(nèi)容并在軟件界面中顯示。控制模式的設(shè)定用于控制監(jiān)控軟件是否自動(dòng)發(fā)送控制代碼至PLC，若某實(shí)驗(yàn)室的控制模式為自動(dòng)模式，則當(dāng)前時(shí)間處于設(shè)定時(shí)間范圍內(nèi)時(shí)則會(huì)發(fā)送對(duì)應(yīng)的電源開(kāi)關(guān)信號(hào)給PLC。（我們學(xué)校那套雖然沒(méi)有直接的電源定時(shí)開(kāi)關(guān)功能，但是我們有斷電延時(shí)時(shí)間，電源會(huì)依照設(shè)定的斷電延時(shí)時(shí)間會(huì)控制電源的通斷）

3.?系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

（1）硬件選型

所選用的核心控制器必須具備功能如表 1 所示。

（2）下位機(jī)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際環(huán)境，每個(gè)實(shí)驗(yàn)室中所用中間繼電器選用正泰的電磁式繼電器，并根據(jù)每個(gè)實(shí)驗(yàn)室的具體電器電源功率情況選用相應(yīng)的型號(hào)與數(shù)量。部分硬件連接圖如圖 7所示。

電源的通斷基本上都是通過(guò)繼電器控制交流接觸器實(shí)現(xiàn)的。

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對(duì)比知網(wǎng)上一些有關(guān)實(shí)驗(yàn)室電源遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)可知，他們的設(shè)計(jì)方案都是大同小異的，系統(tǒng)的總運(yùn)行機(jī)制一樣：上位機(jī)首先給下位機(jī)發(fā)送查詢(xún)或控制命令，下位機(jī)接收后進(jìn)行處理，然后再將相應(yīng)的數(shù)據(jù)上報(bào)給上位機(jī)，最后上位機(jī)顯示各實(shí)驗(yàn)室的電源狀態(tài)。連接方面一般都是采用有線(xiàn)通信模式，上位機(jī)與下位機(jī)的連接采用RS232協(xié)議，下位機(jī)之間則采用的是RS485。

不過(guò)有些知網(wǎng)上的則不采用組態(tài)王作為上位機(jī)，因?yàn)榻M態(tài)王相對(duì)于其他來(lái)說(shuō)比較復(fù)雜

參考文獻(xiàn)：

[1]黃家暉.實(shí)驗(yàn)室電源集控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].信息與電腦(理論版),2017(13):96-98.

[2]錢(qián)建波,楊安康,謝娜,熊宏齊.物理實(shí)驗(yàn)室中遠(yuǎn)程電源監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索,2008(01):48-49+83.

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的有关实验室电源远程监控系统的设计与实现的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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