电气毕业设计-电动机设备运行参数远程监控系统设计.docx

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1、毕业设计论文题目电动机设备运行参数远程监控系统设计学院计算机与控制工程学院专业班级学生姓名指导教师成绩2013年6月16日摘要随着工业技术的快速开展，电气设备远距离监控也越来越具有广泛的应用和开展前景。对于电动机，作为自动控制装置中不可缺少的动力执行局部，必须时时刻刻知道其是否正常工作，是否正常运行,以防止产生不必要的损失。由于工业现场的恶劣条件，为了提高工作效率，使得电机性能的远程精确测量显得更为重要。本文根据电动机的运行特点，采集电动机的电压、电流、转速和温度四个根本参数数据，用以观察电动机是否在正常工作状态中，如果出现工作异常，可以及时发现，并及时停机提示处理。该系统先将采集的实时参数显

2、示在现场液晶上，并将数据通过GPRS传送到互联网上，即传入计算机中进行处理和操作以便观察和保存。实现了用户不在现场也能知道现场情况。在设计方面，单片机编程是采用C语言设计，其中单片机之间的通信采用MOdbUS协议与RS485接口，使得子单片机与主单片机直接的通信变得更加稳定可靠。PC机中上位机是在1.abWindows/CVl开发平台中用C语言设计，其中包括每个电机是否正常运行的显示、单个电机参数的图形显示、增添删减电气设备、历史数据保存和数据的保存。软件的界面友好，显示直观，操作简单。关键词：单片机；参数采集；GPRS；1.abWindows/CVIAbstractWiththedevelo

3、pmentofscienceandtechnologyindustry,remotemonitoringdeviceisalsoincreasinglywiderangeofapplications.Forthemotor,automaticcontroldeviceasanindispensablepartofthedynamicexecutionmustalwaysknowthatitisworking,whetherthenormaloperation,inordertoavoidunnecessarylosses.Becauseoftheharshconditionsofindustr

4、ialfield,inordertoimproveworkefficiency,makingprecisemeasurementsoftheremotemotorperformanceisevenmoreimportant.Basedonthecharacteristicsofthemotorrunning,collectingthemotorvoltage,current,speedandtemperaturefourbasicparametersofthedata,toobservewhetherthemotorinnormalworkingcondition,ifthereisnotwo

5、rkingproperly,youcandiscoverandpromptlyshutdownprompttreatment.Firstacquisitiontimeofthesystemparametersaredisplayedonthe1.CDfield,anddatatransmittedtotheInternetbyGPRS,whichareprocessedintothecomputerandoperateinordertoobserveandsaved.Achievetheuseroff-site,toknowthesituation.Intermsofdesign,microc

6、ontrollerprogrammingusingClanguagedesign,inwhichcommunicationbetweenthemicrocontrollerusingModbusprotocolandRS-485interface,sothatthesubMCUandhostmicrocontrollerdirectcommunicationbecomesmorestableandreliable.PC,positionmachineisinthe1.abWindows/CVIdevelopmentplatformusingClanguagedesign,includingwh

7、etherthenormaloperationofeachmotorshow,asinglegraphicaldisplayofmotorparameters,historicaldataretentionanddatapreservation.Softwareisuser-friendly,intuitivedisplay,easytooperate.Keyword:MCU；Parametercollection；GPRS；1.abWindows/CVI目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1 课题研究的背景和意义11.2 本系统的开展现状与趋势11.3 本系统实现目标2第2章总体框

8、架的设计32.1 电机监控系统结构设计32.1.1 主控制器设计32.1.2 检测模块方案设计42.2 数据通信方案设计5第3章硬件电路设计73.1核心控制系统的设计73.1.1STC12C5A60S2单片机简介73.1.2STC12C5A60S2单片机的最小系统设计73.2 系统供电电源设计73.3 光电隔离模块83.4 参数采集模块83.4.1电压检测采集模块83.4.2电流检测采集模块93.4.3温度检测采集模块93. 4.4转速检测采集模块93.5 GPRS通信设计93.6 1.EDI2864显示局部10第4章参数监测系统的程序设计IO3.7 主控制器程序设计103.8 参数采集模块程

9、序设计114. 2.1电压检测程序设计115. 2.2脉冲检测程序设计124.3数据传输协议程序设计134. 3.1RS485网络135. 3.2CRC校验13第5章上位机程序设计及实验效果146. 11.ABWlNDOWS/CVI简介146.2 WlNDoWS窗体设计及操作说明156.3 上位机程序设计166.4 实验效果显示图16结论17参考文献17附录1主控制器参考程序代码18附录2测量模块程序代码26附录3上位机程序代码30致谢错误!未定义书签。第1章绪论1.1 课题研究的背景和意义随着工业技术的开展，自动控制装置具有越来越深入各种应用领域。由于电能环保方便等优点，使电机的应用领域非常

10、众多，覆盖人们生产生活的各个方面，人们对电机的依赖也越来越大，电机已是当今社会生产生活中最主要的原始动力装置。因此，由于原始动力装置的故障、损坏所影响人们的生活问题甚至导致工厂停工所造成的经济损失非常巨大。尽可能的减少电机故障所造成经济损失，提高经济效益，所以对电机现场的一些参数进行监控是非常必要的。在生产实践中，要得到需要的数据，通常将由传感器产生输出的模拟电压信号或者电流信号通过相关处理后转换为数字信号，再通过相关应用的系统进行相应的处理过程称为数据采集。数据采集装置已经在众多领域得到广泛的运用，目前己进入到了现代化工厂、地质勘测、医药检测器械、电子信息通信、载人航空航天等各个行业，给人类

11、提供了获得各种各样信息的便利条件。原始的数据采集系统虽然稳定但应用的范围比拟窄，对于各种各样需求，数据采集系统需要重新改造设计，浪费了大量人力物力和时间。而且对数据采集的精度要求也越来越高，在各种各样的领域都需要运用到高精度的数据采集系统。所以设计一种适用强应用范围广高精度远程传输的数据采集系统是显得尤为重要的。随着科学技术的快速开展，被测量对象的位置分散，现场环境恶劣，要求测试测量和处理分析的信息也越来越大，越来越多，而且测量的任务繁杂，测试测量的系统巨大,测量的单元众多，各个测量单元与主控器的数据交换量也越来越大。而且由于工业现场的环境条件恶劣，同时为了有效提高工作效率，所以远距离监控非常

12、重要。因此数据采集系统的网络化和远距离化越来越重要。综上而言，研究一套适用性强、运用范围广的高精度的远距离传输的数据采集系统是非常必要的，也是迫在眉睫的，它不仅可以有效节省人力物力的投入和提高工业生产的自动化水平，还对于提高我国实现现代化水平和推动社会经济快速开展具有非常深刻的意义。1.2 本系统的开展现状与趋势电动机测量技术的开展与工业的开展是息息相关的，电动机的测量从最开始采用原始的测量方法（即使用指针式仪表进行手工测量）到现在的微型计算机自动化测量。从而使测量的工作简单化、高效化和准确化，而且能够完成原始的测量无法完成的测量和实验工作。对于目前的仪器仪表来说，微处理器的引用也使它们的结构

13、体积和性能都有很大的提升，使仪器仪表更偏向智能化，在精度、性能与功能上都有了很大的进步，而目前仪器仪表中经常用的微处理器大局部是单片机，因为单片机开展非常快，从普通的51型单片机到avr到后来的增强型8051单片机，运算速度越来越快，功能越来越多，外配电路越来越少，操作也越来越简单方便了，解决了原始的仪器仪表不能解决的问题。但是这只是在仪器仪表方面的开展，只是提高了仪器仪表的精确度和更加方便使用，没有实现高度自动化。在硬件方面，纳米技术的高速开展和应用，也使得硬件集成电路更新迅猛，集成电路芯片的功能也日益强大，应用领域也越来越广泛，开发新产品时间也越来越短，更新越来越快。随着科学技术的迅猛开展

14、，要求测试测量和处理分析的信息量越来越大，对电动机设备自动化测量程度也越来越高。本系统可以远程监控，无需人员在现场监护，大量减少人力物力的投入，而且在上位机上可以同时对多个电动机设备进行操作，大大提高了工作效率。使人们的生活更加智能化，更加简单美好。1.3 本系统实现目标电动机设备运行参数远程监控系统的总体设计目标是研究一个远程的能够较为精确的测量电机运行中的电压、电流、转速和温度等参数的功能，并能即时的可靠的远程数据传输的测试方法和实现途径。本课题设计的电机监测系统要求能够较精确的测量电机运行中的电压、电流、转速和温度等参数，能够实现可靠的即时的远程数据传输，并能够在监测到电机某参数异常时能

15、即时发出停机信号或者给出提示信息。同时，既要降低用户的操作程序，又要能对多个电机同时进行监测，实行高度自动化、智能化。该监测系统所需要实现的指标要求如下：(1)该监测系统能够实现对电机电压、电流、转速、温度的采集，并能够时时保存数据。(2)能够同时实现至少12个电机的参数采集，并能够实现远距离数据传输。只需在电脑旁，便可知所有电机运行参数和工作状态。(3)该系统的电压测量范围为0到450V,电流测量范围为0到50A,转速测量范围为0到2000转/分，温度测量范围为0到200。测量精度为0.1%。(4)当监测到电机参数异常时，能发出停止信号或者提示信息。(5)该系统电源在电机正常工作的时候是用电

16、机的电源通过整流得到的，在电机非正常工作时候，电源要保证该电机系统模块能继续运行一段时间。(6)实现将该系统的参数数据发送到互联网上，工作人员在任何地方都可以观察工业现场电机是否运行正常。(7)在计算机上建立个基于WindoWS系统下的数据显示平台，能简单明了的看出问题所在。(8)在计算机上，能查看所有电动机设备的运行参数图像，而且能够对电动机进行实时简单控制。第2章总体框架的设计2.1 电机监控系统结构设计本系统的工作过程是由电机的各个参数采集模块采集数据，再通过RS-485协议将数据发送给主控制器，主控制器将各个参数数据通过1.CD12864显示并组合打包成一个数据串，通过RS-232发送给GPRS无线模块，GPRS无线模块又将数据串和本身的地