專利名稱：一種基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及實驗教學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
實驗是人類認(rèn)識世界的重要方法。在實驗教學(xué)中，實驗教學(xué)是學(xué)生發(fā)揮主觀能動性，進行科學(xué)研究的探究過程。實驗教學(xué)以其直觀性、實踐性等優(yōu)點，在培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)學(xué)科知識、提高動手能力等方面發(fā)揮著重要作用。電導(dǎo)率是水質(zhì)鑒定和監(jiān)測中一項非常重要的指標(biāo)，也是實驗過程中一個重要測量參數(shù)。傳統(tǒng)的電導(dǎo)測量方法一般采用交流激勵方式。趙學(xué)亮，史云，馮蒼旭在《自動化儀表》2011年第I期發(fā)表的論文《雙極性電壓脈沖激勵的智能電導(dǎo)率測量儀》中，設(shè)計了一種基于雙極性脈沖電壓技術(shù)智能電導(dǎo)測量儀。但是其設(shè)備沒有采用標(biāo)準(zhǔn)化的通訊協(xié)議且通訊接口不開放，無法應(yīng)用于實驗教學(xué)中。因此亟需一種采用開放性、標(biāo)準(zhǔn)化通訊接口的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中電導(dǎo)測量儀不具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化通訊接口的缺陷，提出了一種基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明提出了一種基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括:感知單元，其用于實時測量被測對象的電導(dǎo)率以獲得電導(dǎo)率數(shù)據(jù)；變送單元，其用于對測量到的所述電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行變換并傳輸變換后的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集單元，其用于對所述變送單元傳輸?shù)乃鲎儞Q后的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換并進行數(shù)據(jù)通訊；數(shù)據(jù)通訊單元，用于對其與所述數(shù)據(jù)采集單元交互的數(shù)據(jù)進行通訊數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換；上位機單元，其根據(jù)Modbus協(xié)議控制所述數(shù)據(jù)通訊單元以收集、傳輸、顯示和存儲所述電導(dǎo)率數(shù)據(jù)。其中，所述感知單元包括一個或多個電導(dǎo)率傳感器。其中，所述對電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行變換包括對所述電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行模擬量轉(zhuǎn)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(shù)據(jù)采集單元包括一個或多個數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集單元的通訊數(shù)據(jù)模式為RS485通訊數(shù)據(jù)模式。其中，所述數(shù)據(jù)通訊單元進行通訊數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換包括實現(xiàn)將RS232通訊數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換為RS485通訊數(shù)據(jù)模式。其中，所述數(shù)據(jù)通訊單元包括一個或多個數(shù)據(jù)通訊模塊。
其中，所述上位機單元包括一臺或多臺運行電導(dǎo)率監(jiān)測應(yīng)用軟件的電腦，所述上位機單元的通訊數(shù)據(jù)模式為RS232通訊數(shù)據(jù)模式。其中，進一步包括穩(wěn)壓電源單元，其為所述監(jiān)測系統(tǒng)的所述感知單元、變送單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)通訊單元和上位機單元提供額定穩(wěn)壓電壓。其中，所述穩(wěn)壓電源單元包括一個或多個穩(wěn)壓電源模塊。本發(fā)明的基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)適用于實驗教學(xué)，具有協(xié)議開放、數(shù)據(jù)傳輸距離遠(距離可達I公里)、多數(shù)據(jù)采集通道、高可擴展性等優(yōu)點，實現(xiàn)對被測對象電導(dǎo)率參數(shù)的實時測量、遠距離傳輸、數(shù)據(jù)顯示和存儲等功能。


圖1為基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式結(jié)合以下具體實施例和附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。實施本發(fā)明的過程、條件、實驗方法等，除以下專門提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識和公知常識，本發(fā)明沒有特別限制內(nèi)容。圖1顯示的本發(fā)明基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)。本發(fā)明的基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)，包括感知單元、變送單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)通訊單元、上位機單
J Li ο感知單元是由一個或多個電導(dǎo)率傳感器組成，感知單元實現(xiàn)了實驗過程中實驗對象電導(dǎo)率的測量。具體地，感知單元為SUNTEX 8-241型電導(dǎo)率傳感器或其他型號的電導(dǎo)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(xiàn)了對電導(dǎo)率測量數(shù)據(jù)的模擬量轉(zhuǎn)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(dǎo)率變送器或其他型號的電導(dǎo)率變送器。數(shù)據(jù)采集單元是由一個或多個數(shù)據(jù)采集模塊組成。數(shù)據(jù)采集單元是由一個或多個數(shù)據(jù)采集模塊組成，數(shù)據(jù)采集單元實現(xiàn)了對電導(dǎo)率數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換和以RS485通訊數(shù)據(jù)模式傳輸電導(dǎo)率數(shù)據(jù)的功能。數(shù)據(jù)采集單元具體可為ADAM 4117型數(shù)據(jù)采集模塊或其他型號的數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)通訊單元是由一個或多個數(shù)據(jù)通訊模塊組成。數(shù)據(jù)通訊單元實現(xiàn)了實現(xiàn)將RS232通訊數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換為RS485通訊數(shù)據(jù)模式的功能。數(shù)據(jù)通訊單元具體可為ADAM 4520型數(shù)據(jù)通訊模塊或其他型號的數(shù)據(jù)通訊模塊。上位機單元是由一臺或多臺運行電導(dǎo)率監(jiān)測應(yīng)用軟件的電腦組成，上位機單元通過RS232協(xié)議與數(shù)據(jù)通訊單元進行物理連接并進行通訊，實現(xiàn)電導(dǎo)率測量數(shù)據(jù)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(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場的開放、免費的通訊協(xié)議，Modbus協(xié)議已經(jīng)成為中國的國家標(biāo)準(zhǔn) GB/T19582-2008。本發(fā)明的監(jiān)測裝置進一步包括穩(wěn)壓電源單元。穩(wěn)壓電源單元是由一個或多個穩(wěn)壓電源模塊組成。穩(wěn)壓電源單元為其他單元提供額定穩(wěn)壓電壓。穩(wěn)壓電壓單元具體可為CHNBESTS-35W-24型穩(wěn)壓電源或其他型號穩(wěn)壓電源。本實施例中，基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)的感知單元的SUNTEX 8_241型電導(dǎo)率傳感器通過連線與變送單元的SUNTEX EC430型電導(dǎo)率變送器串聯(lián)連接。變送單元的SUNTEXEC430型電導(dǎo)率變送器通過連線與數(shù)據(jù)采集單元的ADAM 4117型數(shù)據(jù)采集模塊串聯(lián)連接，數(shù)據(jù)采集單元的ADAM 4117型數(shù)據(jù)采集模塊通過RS485模式與數(shù)據(jù)通訊單元的ADAM 4520型數(shù)據(jù)通訊模塊串聯(lián)連接，數(shù)據(jù)通訊單元的ADAM 4520型數(shù)據(jù)通訊模塊通過RS232模式與上位機單元的DELL 0PTIPLEX 990型電腦串聯(lián)連接，穩(wěn)壓電壓單元的CHNBESTS-35W-24型穩(wěn)壓電源與其他單元并聯(lián)連接。感知單元的SUNTEX 8-241型電導(dǎo)率傳感器直接測量被測對象的電導(dǎo)率，感知單元的SUNTEX 8-241型電導(dǎo)率傳感器將電導(dǎo)率數(shù)據(jù)傳輸給變送單元的SUNTEX EC430型電導(dǎo)率變送器。變送單元的SUNTEX EC430型電導(dǎo)率變送器對電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行模擬量轉(zhuǎn)換、溫度補償?shù)茸儞Q，之后向數(shù)據(jù)采集單元傳輸變送處理后的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集單元的ADAM4117對變送處理后的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換并暫存。上位機單元中DELL 0PTIPLEX 990型電腦及電腦應(yīng)用軟件向數(shù)據(jù)采集單元的ADAM 4117發(fā)送讀取電導(dǎo)率數(shù)據(jù)命令。上位機單元的DELL0PTIPLEX 990型電腦的控制命令先通過數(shù)據(jù)通訊單元的ADAM 4520型數(shù)據(jù)通訊模塊進行RS232通訊數(shù)據(jù)模式信號到RS485通訊數(shù)據(jù)模式信號的轉(zhuǎn)換，經(jīng)過模式轉(zhuǎn)換后再由數(shù)據(jù)通訊單元的ADAM 4520型數(shù)據(jù)通訊模塊將控制命令發(fā)送到數(shù)據(jù)采集單元的ADAM4117型數(shù)據(jù)采集模塊。數(shù)據(jù)采集單元的ADAM 4117型數(shù)據(jù)采集模塊再將電導(dǎo)率測量數(shù)據(jù)以RS485模式信號發(fā)送，轉(zhuǎn)換通過數(shù)據(jù)通訊單元的ADAM 4520型數(shù)據(jù)通訊模塊轉(zhuǎn)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(yīng)用軟件收到此數(shù)據(jù)后對電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行顯示和存儲。綜上，本發(fā)明所提供的基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)對實驗過程實驗對象的電導(dǎo)率參數(shù)的實時監(jiān)測。該系統(tǒng)由感知單元、變送單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)通訊單元、上位機單元和穩(wěn)壓電源單元組成。感知單元實現(xiàn)了實驗過程中實驗對象電導(dǎo)率的測量。變送單元實現(xiàn)了對電導(dǎo)率測量數(shù)據(jù)的模擬量轉(zhuǎn)換、溫度補償和信號傳輸功能。數(shù)據(jù)采集單元實現(xiàn)了對電導(dǎo)率測量數(shù)據(jù)的模數(shù)轉(zhuǎn)換和RS485數(shù)據(jù)通訊功能。數(shù)據(jù)通訊單元實現(xiàn)了RS232轉(zhuǎn)RS485的通訊數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能。上位機單元通過數(shù)據(jù)通訊單元進行模式轉(zhuǎn)換并將指令發(fā)送至數(shù)據(jù)采集單元中。數(shù)據(jù)采集單元解析并執(zhí)行該指令，將經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)通訊單元傳回上位機單元中，實現(xiàn)電導(dǎo)率測量數(shù)據(jù)的收集、顯示和存儲。穩(wěn)壓電源單元為其他單元提供額定穩(wěn)壓電壓。整個系統(tǒng)具有測量精度高、數(shù)據(jù)傳輸距離遠、多數(shù)據(jù)采集通道、可擴展性高等優(yōu)點。本發(fā)明的保護內(nèi)容不局限于以上實施例。在不背離發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到的變化和優(yōu)點都被包括在本發(fā)明中，并且以所附的權(quán)利要求書為保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括: 感知單元，其用于實時測量被測對象的電導(dǎo)率以獲得電導(dǎo)率數(shù)據(jù)； 變送單元，其用于對測量到的所述電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行變換并傳輸變換后的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)； 數(shù)據(jù)采集單元，其用于對所述變送單元傳輸?shù)乃鲎儞Q后的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換并進行數(shù)據(jù)通訊； 數(shù)據(jù)通訊單元，用于對其與所述數(shù)據(jù)采集單元交互的數(shù)據(jù)進行通訊數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換； 上位機單元，其根據(jù)Modbus協(xié)議控制所述數(shù)據(jù)通訊單元以收集、傳輸、顯示和存儲所述電導(dǎo)率數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述感知單元包括一個或多個電導(dǎo)率傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述對電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行變換包括對所述電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行模擬量轉(zhuǎn)換和溫度補償。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述變送單兀包括一個或多個變送器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集單元包括一個或多個數(shù)據(jù)采集模塊，所述數(shù)據(jù)采集單元的通訊數(shù)據(jù)模式為RS485通訊數(shù)據(jù)模式。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)通訊單元進行通訊數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換包括實現(xiàn)將RS232通訊數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換為RS485通訊數(shù)據(jù)模式。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)通訊單元包括一個或多個數(shù)據(jù)通訊模塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述上位機單元包括一臺或多臺運行電導(dǎo)率監(jiān)測應(yīng)用軟件的電腦，所述上位機單元的通訊數(shù)據(jù)模式為RS232通訊數(shù)據(jù)模式。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括穩(wěn)壓電源單元，其為所述監(jiān)測系統(tǒng)的所述感知單元、變送單元、數(shù)據(jù)采集單元、數(shù)據(jù)通訊單元和上位機單元提供額定穩(wěn)壓電壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述穩(wěn)壓電源單元包括一個或多個穩(wěn)壓電源模塊。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)，感知單元，其用于實時測量被測對象的電導(dǎo)率以獲得電導(dǎo)率數(shù)據(jù)；變送單元，其用于對測量到的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行變換并傳輸變換后的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)采集單元，其用于對變送單元傳輸?shù)淖儞Q后的電導(dǎo)率數(shù)據(jù)進行模數(shù)轉(zhuǎn)換并進行數(shù)據(jù)通訊；數(shù)據(jù)通訊單元，用于對其與數(shù)據(jù)采集單元交互的數(shù)據(jù)進行通訊數(shù)據(jù)模式轉(zhuǎn)換；上位機單元，其根據(jù)Modbus協(xié)議控制數(shù)據(jù)通訊單元以收集、傳輸、顯示和存儲電導(dǎo)率數(shù)據(jù)。本發(fā)明基于Modbus的電導(dǎo)率實驗監(jiān)測系統(tǒng)采用開放性、標(biāo)準(zhǔn)化通訊接口實現(xiàn)了對被測對象的電導(dǎo)率的實時監(jiān)測、高精度測量和遠距離傳輸，可適用于實驗教學(xué)。
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(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者薛耀鋒, 蘇小兵, 錢冬明, 吳永和 申請人:華東師范大學(xué)