电气毕业设计电动机设备运行参数远程监控系统设计Word格式文档下载.docx

1、 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、转速和温度四个基本参数数据，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 RS-485 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。

2、PC 机中上位机是在 LabWindows/CVI 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；LabWindows/CVI III Abstract With the development of science and technology industry, remote monitoring device is also increasingly wide range of applications.For the mo

3、tor, automatic control device as an indispensable part of the dynamic execution must always know that it is working, whether the normal operation, in order to avoid unnecessary losses.Because of the harsh conditions of industrial field, in order to improve work efficiency, making precise measurement

4、s of the remote motor performance is even more important.Based on the characteristics of the motor running, collecting the motor voltage, current, speed and temperature four basic parameters of the data, to observe whether the motor in normal working condition, if there is not working properly, you

5、can discover and promptly shut down prompt treatment.First acquisition time of the system parameters are displayed on the LCD field, and data transmitted to the Internet by GPRS, which are processed into the computer and operate in order to observe and saved.Achieve the user off-site, to know the si

6、tuation. In terms of design, microcontroller programming using C language design, in which communication between the microcontroller using Modbus protocol and RS-485 interface, so that the sub MCU and host microcontroller direct communication becomes more stable and reliable.PC, position machine is

7、in the LabWindows / CVI development platform using C language design, including whether the normal operation of each motor show, a single graphical display of motor parameters, historical data retention and data preservation.Software is user-friendly, intuitive display, easy to operate. Keyword：MCU；

8、Parameter collection；LabWindows/CVI IV 目 录 摘要摘要 I AbstractII 第第 1 1 章章 绪论绪论 1 1.1 课题研究的背景和意义1 1.2 本系统的发展现状与趋势1 1.3 本系统实现目标2 第第 2 2 章章 总体框架的设计总体框架的设计 4 2.1 电机监控系统结构设计 4 2.1.1 主控制器设计4 2.1.2 检测模块方案设计6 2.2 数据通信方案设计9 第第 3 3 章章 硬件电路设计硬件电路设计 .12 3.1 核心控制系统的设计.12 3.1.1 STC12C5A60S2 单片机简介 12 3.1.2 STC12C5A60

9、S2 单片机的最小系统设计 12 3.2 系统供电电源设计.13 3.3 光电隔离模块.15 3.4 参数采集模块.16 3.4.1 电压检测采集模块.16 3.4.2 电流检测采集模块.16 3.4.3 温度检测采集模块.17 3.4.4 转速检测采集模块.17 3.5 GPRS 通信设计 18 3.6 LED12864 显示部分 18 第第 4 4 章章 参数监测系统的程序设计参数监测系统的程序设计 .20 4.1 主控制器程序设计.20 4.2 参数采集模块程序设计.21 4.2.1 电压检测程序设计.21 4.2.2 脉冲检测程序设计.21 4.3 数据传输协议程序设计.22 4.3.

10、1 RS485 网络 .22 4.3.2 CRC 校验 .23 第第 5 5 章章 上位机程序设计及实验效果上位机程序设计及实验效果 .24 5.1 LABWINDOWS/CVI 简介24 V 5.2 WINDOWS窗体设计及操作说明.24 5.3 上位机程序设计.28 5.4 实验效果显示图.29 结论结论 .32 参考文献参考文献 .33 附录附录 1 1 主控制器参考程序代码主控制器参考程序代码34 附录附录 2 2 测量模块程序代码测量模块程序代码46 附录附录 3 3 上位机程序代码上位机程序代码53 致谢致谢 .67 1 第 1 章 绪 论 1.1课题研究的背景和意义 随着工业技术

11、的发展，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

12、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 范围比较窄，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发展，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

13、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发展具有非常深刻的意义。 1.2本系统的发展现状与趋势 电动机测量技术的发展与工业的发展是息息相关的，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

14、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。 2 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部分是单片机，因为单片机发展非常快，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发展，只是提高了仪器仪表的精确度和更加方便使 用，没有实现

15、高度自动化。 在硬件方面，纳米技术的高速发展和应用，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发展，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