? ? 有關實驗室電源遠程監控系統的設計與實現

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?為實現實驗室電源智能化管理，減少人力與物力的浪費，設計了實驗室電源集控系統。該系統包括上位機集控程序、下位機基于 PLC的電源控制兩大部分。

1.　系統總體設計

系統在設計時，需要實現以下內容：

（1）PLC通過串口接收的控制數據，對各個實驗室的電器電源進行通斷控制；

（2）根據串口發送來的命令，通過串口將當前PLC所控制的所有接口的實時狀態返回給PC端；

（3）PC端監控軟件擁有各實驗室電源狀況的監視功能，并能根據管理員的操作通過串口發送相應的控制代碼至PLC端；

（4）定時發送狀態請求命令，讓PLC端定期返回各實驗室電源的實時狀況；

（5）PC端監控軟件需要有人手控制與自動控制兩種模式；

（6）PC端監控軟件擁有實驗室電源自動開啟時間設置功能；

（7）PC端監控軟件擁有讀取數據庫實驗室借用信息數據的功能，并能根據管理員的設置確定是否對PLC 端自動發送控制命令。

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與此對比，我們學校那套目前只實現遠程監測功能，在上位機組態王上進行監視或者在通過云數據在手機APP上進行監視，還沒加上遠程控制這塊，但是整體的構思和設計方案幾乎一樣，我們也是有手動控制和自動控制兩種（在自動控制模式下，鎖門兩圈后，按照用戶設置的斷電延時時間來進行自動斷電，在開門時亦會自動上電）

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基于上述需要實現的功能，系統在設計時總共包含兩大模塊，即上位機模塊與下位機模塊，其中上位機部分主要以PC機為載體，實現對下位機硬件的監視與控制；而下位機部分，則是采用以PLC為核心的實驗室電源控制系統，該系統的主要作用是接收上位機下發的控制或查詢信號，處理后對連接在其上的各實驗室電源進行控制或查詢，并實時將各實驗室的電源狀態信息反饋給上位機。上下位機之間實現有線連接，兩者間采用RS232協議進行通信，同時下位機之間采用RS485協議進行通信。系統具體框圖如圖1所示。系統的整體拓撲框圖如圖2所示。

系統上位機主要基于.NET進行編程設計，編程語言使用C#。該系統上位機并沒有采用傳統的組態王進行設計，原因是考慮到系統日后的功能擴展，如加入視頻監控程序等，用組態王較為難以實現，故選用面向對象語言進行開發，方便日后對系統進行功能擴展。上位機程序主要包括串口連接設置功能、實驗室電源狀態監視與控制功能、實驗室電源定時開關功能三個主要部分。

2.??系統上位機設計與實現

（1）實驗室電源狀態監視與控制功能

監視功能主要實現對 PLC 所控制的各電源實時情況進行監視。通過對 PLC 發送狀態請求命令，然后再通過對PLC返回的狀態命令進行約定協議的處理，再在軟件界面進行相應的顯示。控制功能主要實現對PLC所連接的所有電源進行控制。通過對PLC發送控制指令，然后PLC對所接收到的指令進行處理，然后控制相應的電磁繼電器開合。（我們學校采用的是組態王這軟件來監視）

（2）實驗室電源定時開關功能

該功能主要用于設定每一間實驗室的具體上課時間，上課時間以分段形式顯示，分段依據按照某學院實際一天上課節數來劃分。設定的內容存放于配置文件當中，每次打開軟件后會自動獲取文件中的設置內容并在軟件界面中顯示。控制模式的設定用于控制監控軟件是否自動發送控制代碼至PLC，若某實驗室的控制模式為自動模式，則當前時間處于設定時間范圍內時則會發送對應的電源開關信號給PLC。（我們學校那套雖然沒有直接的電源定時開關功能，但是我們有斷電延時時間，電源會依照設定的斷電延時時間會控制電源的通斷）

3.?系統下位機設計與實現

（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）下位機系統硬件設計

根據實驗室的實際環境，每個實驗室中所用中間繼電器選用正泰的電磁式繼電器，并根據每個實驗室的具體電器電源功率情況選用相應的型號與數量。部分硬件連接圖如圖 7所示。

電源的通斷基本上都是通過繼電器控制交流接觸器實現的。

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對比知網上一些有關實驗室電源遠程監控系統的設計可知，他們的設計方案都是大同小異的，系統的總運行機制一樣：上位機首先給下位機發送查詢或控制命令，下位機接收后進行處理，然后再將相應的數據上報給上位機，最后上位機顯示各實驗室的電源狀態。連接方面一般都是采用有線通信模式，上位機與下位機的連接采用RS232協議，下位機之間則采用的是RS485。

不過有些知網上的則不采用組態王作為上位機，因為組態王相對于其他來說比較復雜

參考文獻：

[1]黃家暉.實驗室電源集控系統的設計與實現[J].信息與電腦(理論版),2017(13):96-98.

[2]錢建波,楊安康,謝娜,熊宏齊.物理實驗室中遠程電源監控系統的設計與開發[J].實驗室研究與探索,2008(01):48-49+83.

總結

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內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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