一種基於Modbus的電導率實驗監測系統的製作方法
2023-05-15 15:12:11
專利名稱：一種基於Modbus的電導率實驗監測系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及實驗教學應用領域，尤其涉及一種基於Modbus的電導率實驗監測系統。
背景技術：
實驗是人類認識世界的重要方法。在實驗教學中，實驗教學是學生發揮主觀能動性，進行科學研究的探究過程。實驗教學以其直觀性、實踐性等優點，在培養學生學習學科知識、提高動手能力等方面發揮著重要作用。電導率是水質鑑定和監測中一項非常重要的指標，也是實驗過程中一個重要測量參數。傳統的電導測量方法一般採用交流激勵方式。趙學亮，史雲，馮蒼旭在《自動化儀表》2011年第I期發表的論文《雙極性電壓脈衝激勵的智能電導率測量儀》中，設計了一種基於雙極性脈衝電壓技術智能電導測量儀。但是其設備沒有採用標準化的通訊協議且通訊接口不開放，無法應用於實驗教學中。因此亟需一種採用開放性、標準化通訊接口的電導率實驗監測系統。
發明內容
本發明克服了現有技術中電導測量儀不具有開放性、標準化通訊接口的缺陷，提出了一種基於Modbus的電導率實驗監測系統。本發明提出了一種基於Modbus的電導率實驗監測系統，所述系統包括:感知單元，其用於實時測量被測對象的電導率以獲得電導率數據；變送單元，其用於對測量到的所述電導率數據進行變換並傳輸變換後的電導率數據；數據採集單元，其用於對所述變送單元傳輸的所述變換後的電導率數據進行模數轉換並進行數據通訊；數據通訊單元，用於對其與所述數據採集單元交互的數據進行通訊數據模式轉換；上位機單元，其根據Modbus協議控制所述數據通訊單元以收集、傳輸、顯示和存儲所述電導率數據。其中，所述感知單元包括一個或多個電導率傳感器。其中，所述對電導率數據進行變換包括對所述電導率數據進行模擬量轉換和溫度補償。其中，所述變送單元包括一個或多個變送器。其中，所述數據採集單元包括一個或多個數據採集模塊，所述數據採集單元的通訊數據模式為RS485通訊數據模式。其中，所述數據通訊單元進行通訊數據模式轉換包括實現將RS232通訊數據模式轉換為RS485通訊數據模式。其中，所述數據通訊單元包括一個或多個數據通訊模塊。
其中，所述上位機單元包括一臺或多臺運行電導率監測應用軟體的電腦，所述上位機單元的通訊數據模式為RS232通訊數據模式。其中，進一步包括穩壓電源單元，其為所述監測系統的所述感知單元、變送單元、數據採集單元、數據通訊單元和上位機單元提供額定穩壓電壓。其中，所述穩壓電源單元包括一個或多個穩壓電源模塊。本發明的基於Modbus的電導率實驗監測系統適用於實驗教學，具有協議開放、數據傳輸距離遠(距離可達I公裡)、多數據採集通道、高可擴展性等優點，實現對被測對象電導率參數的實時測量、遠距離傳輸、數據顯示和存儲等功能。
圖1為基於Modbus的電導率實驗監測系統的結構示意圖。
具體實施例方式結合以下具體實施例和附圖，對本發明作進一步的詳細說明。實施本發明的過程、條件、實驗方法等，除以下專門提及的內容之外，均為本領域的普遍知識和公知常識，本發明沒有特別限制內容。圖1顯示的本發明基於Modbus的電導率實驗監測系統。本發明的基於Modbus的電導率實驗監測系統，包括感知單元、變送單元、數據採集單元、數據通訊單元、上位機單
J Li ο感知單元是由一個或多個電導率傳感器組成，感知單元實現了實驗過程中實驗對象電導率的測量。具體地，感知單元為SUNTEX 8-241型電導率傳感器或其他型號的電導率傳感器。變送單元是由一個或多個變送器組成。變送單元實現了對電導率測量數據的模擬量轉換、溫度補償和信號傳輸功能。變送單元具體可為SUNTEX EC430型電導率變送器或其他型號的電導率變送器。數據採集單元是由一個或多個數據採集模塊組成。數據採集單元是由一個或多個數據採集模塊組成，數據採集單元實現了對電導率數據的模數轉換和以RS485通訊數據模式傳輸電導率數據的功能。數據採集單元具體可為ADAM 4117型數據採集模塊或其他型號的數據採集模塊。數據通訊單元是由一個或多個數據通訊模塊組成。數據通訊單元實現了實現將RS232通訊數據模式轉換為RS485通訊數據模式的功能。數據通訊單元具體可為ADAM 4520型數據通訊模塊或其他型號的數據通訊模塊。上位機單元是由一臺或多臺運行電導率監測應用軟體的電腦組成，上位機單元通過RS232協議與數據通訊單元進行物理連接並進行通訊，實現電導率測量數據的收集、傳輸、顯示和存儲。上位機單元具體可為DELL 0PTIPLEX 990型電腦或其他型號電腦。其中，Modbus是一類應用於工業現場的開放、免費的通訊協議，Modbus協議已經成為中國的國家標準 GB/T19582-2008。本發明的監測裝置進一步包括穩壓電源單元。穩壓電源單元是由一個或多個穩壓電源模塊組成。穩壓電源單元為其他單元提供額定穩壓電壓。穩壓電壓單元具體可為CHNBESTS-35W-24型穩壓電源或其他型號穩壓電源。本實施例中，基於Modbus的電導率實驗監測系統的感知單元的SUNTEX 8_241型電導率傳感器通過連線與變送單元的SUNTEX EC430型電導率變送器串聯連接。變送單元的SUNTEXEC430型電導率變送器通過連線與數據採集單元的ADAM 4117型數據採集模塊串聯連接，數據採集單元的ADAM 4117型數據採集模塊通過RS485模式與數據通訊單元的ADAM 4520型數據通訊模塊串聯連接，數據通訊單元的ADAM 4520型數據通訊模塊通過RS232模式與上位機單元的DELL 0PTIPLEX 990型電腦串聯連接，穩壓電壓單元的CHNBESTS-35W-24型穩壓電源與其他單元並聯連接。感知單元的SUNTEX 8-241型電導率傳感器直接測量被測對象的電導率，感知單元的SUNTEX 8-241型電導率傳感器將電導率數據傳輸給變送單元的SUNTEX EC430型電導率變送器。變送單元的SUNTEX EC430型電導率變送器對電導率數據進行模擬量轉換、溫度補償等變換，之後向數據採集單元傳輸變送處理後的電導率數據。數據採集單元的ADAM4117對變送處理後的電導率數據進行模數轉換並暫存。上位機單元中DELL 0PTIPLEX 990型電腦及電腦應用軟體向數據採集單元的ADAM 4117發送讀取電導率數據命令。上位機單元的DELL0PTIPLEX 990型電腦的控制命令先通過數據通訊單元的ADAM 4520型數據通訊模塊進行RS232通訊數據模式信號到RS485通訊數據模式信號的轉換，經過模式轉換後再由數據通訊單元的ADAM 4520型數據通訊模塊將控制命令發送到數據採集單元的ADAM4117型數據採集模塊。數據採集單元的ADAM 4117型數據採集模塊再將電導率測量數據以RS485模式信號發送，轉換通過數據通訊單元的ADAM 4520型數據通訊模塊轉換為RS232模式信號傳輸回上位機單元的DELL 0PTIPLEX 990型電腦。上位機單元的DELL 0PTIPLEX990型電腦及電腦應用軟體收到此數據後對電導率數據進行顯示和存儲。綜上，本發明所提供的基於Modbus的電導率實驗監測系統，實現對實驗過程實驗對象的電導率參數的實時監測。該系統由感知單元、變送單元、數據採集單元、數據通訊單元、上位機單元和穩壓電源單元組成。感知單元實現了實驗過程中實驗對象電導率的測量。變送單元實現了對電導率測量數據的模擬量轉換、溫度補償和信號傳輸功能。數據採集單元實現了對電導率測量數據的模數轉換和RS485數據通訊功能。數據通訊單元實現了RS232轉RS485的通訊數據轉換功能。上位機單元通過數據通訊單元進行模式轉換並將指令發送至數據採集單元中。數據採集單元解析並執行該指令，將經過模數轉換後的電導率數據通過數據通訊單元傳回上位機單元中，實現電導率測量數據的收集、顯示和存儲。穩壓電源單元為其他單元提供額定穩壓電壓。整個系統具有測量精度高、數據傳輸距離遠、多數據採集通道、可擴展性高等優點。本發明的保護內容不局限於以上實施例。在不背離發明構思的精神和範圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優點都被包括在本發明中，並且以所附的權利要求書為保護範圍。
權利要求
1.一種基於Modbus的電導率實驗監測系統，其特徵在於，所述系統包括: 感知單元，其用於實時測量被測對象的電導率以獲得電導率數據； 變送單元，其用於對測量到的所述電導率數據進行變換並傳輸變換後的電導率數據； 數據採集單元，其用於對所述變送單元傳輸的所述變換後的電導率數據進行模數轉換並進行數據通訊； 數據通訊單元，用於對其與所述數據採集單元交互的數據進行通訊數據模式轉換； 上位機單元，其根據Modbus協議控制所述數據通訊單元以收集、傳輸、顯示和存儲所述電導率數據。
2.根據權利要求1所述基於Modbus的電導率實驗監測系統，其特徵在於，所述感知單元包括一個或多個電導率傳感器。
3.根據權利要求1所述基於Modbus的電導率實驗監測系統，其特徵在於，所述對電導率數據進行變換包括對所述電導率數據進行模擬量轉換和溫度補償。
4.根據權利要求1所述基於Modbus的電導率實驗監測系統，其特徵在於，所述變送單兀包括一個或多個變送器。
5.根據權利要求1所述基於Modbus的電導率實驗監測系統，其特徵在於，所述數據採集單元包括一個或多個數據採集模塊，所述數據採集單元的通訊數據模式為RS485通訊數據模式。
6.根據權利要求1所述基於Modbus的電導率實驗監測系統，其特徵在於，所述數據通訊單元進行通訊數據模式轉換包括實現將RS232通訊數據模式轉換為RS485通訊數據模式。
7.根據權利要求1所述基於Modbus的電導率實驗監測系統，其特徵在於，所述數據通訊單元包括一個或多個數據通訊模塊。
8.根據權利要求1所述基於Modbus的電導率實驗監測系統，其特徵在於，所述上位機單元包括一臺或多臺運行電導率監測應用軟體的電腦，所述上位機單元的通訊數據模式為RS232通訊數據模式。
9.根據權利要求1所述基於Modbus的電導率實驗監測系統，其特徵在於，進一步包括穩壓電源單元，其為所述監測系統的所述感知單元、變送單元、數據採集單元、數據通訊單元和上位機單元提供額定穩壓電壓。
10.根據權利要求9所述基於Modbus的電導率實驗監測系統，其特徵在於，所述穩壓電源單元包括一個或多個穩壓電源模塊。
全文摘要
本發明提供了一種基於Modbus的電導率實驗監測系統，感知單元，其用於實時測量被測對象的電導率以獲得電導率數據；變送單元，其用於對測量到的電導率數據進行變換並傳輸變換後的電導率數據；數據採集單元，其用於對變送單元傳輸的變換後的電導率數據進行模數轉換並進行數據通訊；數據通訊單元，用於對其與數據採集單元交互的數據進行通訊數據模式轉換；上位機單元，其根據Modbus協議控制數據通訊單元以收集、傳輸、顯示和存儲電導率數據。本發明基於Modbus的電導率實驗監測系統採用開放性、標準化通訊接口實現了對被測對象的電導率的實時監測、高精度測量和遠距離傳輸，可適用於實驗教學。
文檔編號G09B23/18GK103150949SQ20121057571
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者薛耀鋒, 蘇小兵, 錢冬明, 吳永和 申請人:華東師範大學