串行通信技术在自动化监控系统中的应用研究

2021-08-14郑勇彬

中国设备工程 2021年15期

关键词：对象传输监控

郑勇彬

（第八采油厂规划设计研究所仪表管理室，黑龙江大庆 163000）

当前，自动化监控系统在实际应用中存在运行效率低、通信传输连续性差的问题。因此，针对上述问题，本文结合串行通信技术，开展对自动化监控系统的设计研究。

1 基于串行通信技术的自动化监控系统硬件设计

1.1 系统硬件结构组成

本文基于串行通信技术的自动化监控系统硬件结构主要包含PLC 可编程逻辑控制装置、自动化监测用传感器以及其他相关系统运行支撑装置。实际应用过程中，根据应用需要，还可增设相应的现地触控屏装置。考虑到当前大部分企业中的技术薄弱以及资源短缺问题，本文在设计硬件时，不直接引入传统触控屏设备，而是通过引入PLC 可编程逻辑控制装置实现对系统的显示。通过对系统中各硬件的信号输入以及采集现场开关等需求量进行计算对PLC 可编程逻辑控制装置提出相应的要求：在本文系统实际运行过程中，应当确保系统中保留20%～30%的冗余量。

1.2 可编程逻辑控制器选型

根据上述硬件结构设计需要，本文选用型号为PLC FPSG188 的可编程控制器，该型号可编程逻辑控制装置在实际应用过程中具有运行速度快、容量大、可扩展性强等优势，同时，FP-SG188 型号控制器中还含有高配置USB 端口，并且在实际运行时能够保证更强的抗干扰能力。本文系统中的可编程逻辑控制器的控制信号传输，采用串行通信技术完成，因此，在控制器中还需要添加CP 芯片模块。本文采用CP4500-18 型号的CP 芯片。根据本文系统设计要求，选择4个模拟量输入输出扩展模块，共5 路模拟量输入点。对于系统中的其他相关硬件设备选择，应当根据系统实际运行需要，在确保系统其他综合运行能力的基础上选择带有一定测控功能的硬件装置类型。

2 基于串行通信技术的自动化监控系统软件设计

2.1 基于串行通信技术的运行数据自动化采集与传输

串行通信初始设置功能包括设置定时器方式、设置串行方式、分配初始值和外部中断触发模式。单片机初始程序如下。

通过STC89C52 单片机，使其P3.0 端口和P3.1 端口可以正常通信。若通过PC 机将数据发送到单片机时，那么，串行中断标志RI 在接受停止位的过程中，硬件会自动设置。若需取消中断，软件必须在下次接收时重置RI。单片机在接收数据后，对其进行处理比较和响应计算。由于串行中断的传送速度快，若接收中断时，必须返回等待，才能再次中断。在本文设计的基于串行通信技术的自动化监控系统中，针对数据的采集和传输，应当保证其自动化标准，基于串行通信技术对各类被监控对象在实际运行过程中产生的参数、状态等内容进行实时监测，并将可能存在异常或故障问题产生的参数以报表的形式输出。同时，根据需要，将本文系统需要进行自动化采集的参数类型设置为开关量、数码量以及模拟量等。

首先，开关量是指在被监控对象出现问题时，本文系统需要通过中断的方式，给出标准响应，在输入开关量时，应当按照事件发生的具体顺序进行记录。

其次，系统中的模拟量可通过循环的方式，实现对参数的自动化采集，并将其实际表达内容按照不同的监控对象进行划分。最后，数码量可通过系统中包含的多个开关完成数据自动采集，并以二进制的形式进行转化。

2.2 上位机监控设计

本文基于串行通信技术的自动化监控系统为实现对被监测对象的状态信息显示，还需要对其进行上位机监控设计。针对不同的故障类型，划分为两个不同部分：一是，被监控对象是否存在偏离正常运行轨道问题。针对这种故障类型，可由被监控对象的具体工作环境和条件进行判断。针对这一类型故障通过在系统当中设置被监控对象的不同参数，对其进行调节。二是，被监控对象功能是否失效判断。这种故障类型出现后，被监控对象会出现持续性的偏离正常运行功能参数现象，因此，对这一故障问题可通过系统对其是否存在常规零部件失效导致进行判断。

除此之外，当被监控对象出现故障时，还会存在一种特殊的电流异常现象，针对该现象的参数变化情况，可通过测量其基波的磁动势的方式计算得出，其计算公式为：