CN103150949A - 一种基于Modbus的电导率实验监测系统 - Google Patents

一种基于Modbus的电导率实验监测系统 Download PDF

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薛耀锋
苏小兵
钱冬明
吴永和
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East China Normal University
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Abstract

本发明提供了一种基于Modbus的电导率实验监测系统，感知单元，其用于实时测量被测对象的电导率以获得电导率数据；变送单元，其用于对测量到的电导率数据进行变换并传输变换后的电导率数据；数据采集单元，其用于对变送单元传输的变换后的电导率数据进行模数转换并进行数据通讯；数据通讯单元，用于对其与数据采集单元交互的数据进行通讯数据模式转换；上位机单元，其根据Modbus协议控制数据通讯单元以收集、传输、显示和存储电导率数据。本发明基于Modbus的电导率实验监测系统采用开放性、标准化通讯接口实现了对被测对象的电导率的实时监测、高精度测量和远距离传输，可适用于实验教学。

Description

一种基于Modbus的电导率实验监测系统
技术领域
本发明涉及实验教学应用领域，尤其涉及一种基于Modbus的电导率实验监测系统。
背景技术
实验是人类认识世界的重要方法。在实验教学中，实验教学是学生发挥主观能动性，进行科学研究的探究过程。实验教学以其直观性、实践性等优点，在培养学生学习学科知识、提高动手能力等方面发挥着重要作用。电导率是水质鉴定和监测中一项非常重要的指标，也是实验过程中一个重要测量参数。传统的电导测量方法一般采用交流激励方式。赵学亮，史云，冯苍旭在《自动化仪表》2011年第1期发表的论文《双极性电压脉冲激励的智能电导率测量仪》中，设计了一种基于双极性脉冲电压技术智能电导测量仪。但是其设备没有采用标准化的通讯协议且通讯接口不开放，无法应用于实验教学中。因此亟需一种采用开放性、标准化通讯接口的电导率实验监测系统。
发明内容
本发明克服了现有技术中电导测量仪不具有开放性、标准化通讯接口的缺陷，提出了一种基于Modbus的电导率实验监测系统。
本发明提出了一种基于Modbus的电导率实验监测系统，所述系统包括：
感知单元，其用于实时测量被测对象的电导率以获得电导率数据；
变送单元，其用于对测量到的所述电导率数据进行变换并传输变换后的电导率数据；
数据采集单元，其用于对所述变送单元传输的所述变换后的电导率数据进行模数转换并进行数据通讯；
数据通讯单元，用于对其与所述数据采集单元交互的数据进行通讯数据模式转换；
上位机单元，其根据Modbus协议控制所述数据通讯单元以收集、传输、显示和存储所述电导率数据。
其中，所述感知单元包括一个或多个电导率传感器。
其中，所述对电导率数据进行变换包括对所述电导率数据进行模拟量转换和温度补偿。
其中，所述变送单元包括一个或多个变送器。
其中，所述数据采集单元包括一个或多个数据采集模块，所述数据采集单元的通讯数据模式为RS485通讯数据模式。
其中，所述数据通讯单元进行通讯数据模式转换包括实现将RS232通讯数据模式转换为RS485通讯数据模式。
其中，所述数据通讯单元包括一个或多个数据通讯模块。
其中，所述上位机单元包括一台或多台运行电导率监测应用软件的电脑，所述上位机单元的通讯数据模式为RS232通讯数据模式。
其中，进一步包括稳压电源单元，其为所述监测系统的所述感知单元、变送单元、数据采集单元、数据通讯单元和上位机单元提供额定稳压电压。
其中，所述稳压电源单元包括一个或多个稳压电源模块。
本发明的基于Modbus的电导率实验监测系统适用于实验教学，具有协议开放、数据传输距离远(距离可达1公里)、多数据采集通道、高可扩展性等优点，实现对被测对象电导率参数的实时测量、远距离传输、数据显示和存储等功能。
附图说明
图1为基于Modbus的电导率实验监测系统的结构示意图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
图1显示的本发明基于Modbus的电导率实验监测系统。本发明的基于Modbus的电导率实验监测系统，包括感知单元、变送单元、数据采集单元、数据通讯单元、上位机单元。
感知单元是由一个或多个电导率传感器组成，感知单元实现了实验过程中实验对象电导率的测量。具体地，感知单元为SUNTEX 8-241型电导率传感器或其他型号的电导率传感器。
变送单元是由一个或多个变送器组成。变送单元实现了对电导率测量数据的模拟量转换、温度补偿和信号传输功能。变送单元具体可为SUNTEX EC430型电导率变送器或其他型号的电导率变送器。
数据采集单元是由一个或多个数据采集模块组成。数据采集单元是由一个或多个数据采集模块组成，数据采集单元实现了对电导率数据的模数转换和以RS485通讯数据模式传输电导率数据的功能。数据采集单元具体可为ADAM 4117型数据采集模块或其他型号的数据采集模块。
数据通讯单元是由一个或多个数据通讯模块组成。数据通讯单元实现了实现将RS232通讯数据模式转换为RS485通讯数据模式的功能。数据通讯单元具体可为ADAM 4520型数据通讯模块或其他型号的数据通讯模块。
上位机单元是由一台或多台运行电导率监测应用软件的电脑组成，上位机单元通过RS232协议与数据通讯单元进行物理连接并进行通讯，实现电导率测量数据的收集、传输、显示和存储。上位机单元具体可为DELL OPTIPLEX 990型电脑或其他型号电脑。其中，Modbus是一类应用于工业现场的开放、免费的通讯协议，Modbus协议已经成为中国的国家标准GB/T19582-2008。
本发明的监测装置进一步包括稳压电源单元。稳压电源单元是由一个或多个稳压电源模块组成。稳压电源单元为其他单元提供额定稳压电压。稳压电压单元具体可为CHNBESTS-35W-24型稳压电源或其他型号稳压电源。
本实施例中，基于Modbus的电导率实验监测系统的感知单元的SUNTEX 8-241型电导率传感器通过连线与变送单元的SUNTEX EC430型电导率变送器串联连接。变送单元的SUNTEXEC430型电导率变送器通过连线与数据采集单元的ADAM 4117型数据采集模块串联连接，数据采集单元的ADAM 4117型数据采集模块通过RS485模式与数据通讯单元的ADAM 4520型数据通讯模块串联连接，数据通讯单元的ADAM 4520型数据通讯模块通过RS232模式与上位机单元的DELL OPTIPLEX 990型电脑串联连接，稳压电压单元的CHNBEST S-35W-24型稳压电源与其他单元并联连接。
感知单元的SUNTEX 8-241型电导率传感器直接测量被测对象的电导率，感知单元的SUNTEX 8-241型电导率传感器将电导率数据传输给变送单元的SUNTEX EC430型电导率变送器。变送单元的SUNTEX EC430型电导率变送器对电导率数据进行模拟量转换、温度补偿等变换，之后向数据采集单元传输变送处理后的电导率数据。数据采集单元的ADAM 4117对变送处理后的电导率数据进行模数转换并暂存。上位机单元中DELL OPTIPLEX 990型电脑及电脑应用软件向数据采集单元的ADAM 4117发送读取电导率数据命令。上位机单元的DELLOPTIPLEX 990型电脑的控制命令先通过数据通讯单元的ADAM 4520型数据通讯模块进行RS232通讯数据模式信号到RS485通讯数据模式信号的转换，经过模式转换后再由数据通讯单元的ADAM 4520型数据通讯模块将控制命令发送到数据采集单元的ADAM 4117型数据采集模块。数据采集单元的ADAM 4117型数据采集模块再将电导率测量数据以RS485模式信号发送，转换通过数据通讯单元的ADAM 4520型数据通讯模块转换为RS232模式信号传输回上位机单元的DELL OPTIPLEX 990型电脑。上位机单元的DELL OPTIPLEX 990型电脑及电脑应用软件收到此数据后对电导率数据进行显示和存储。
综上，本发明所提供的基于Modbus的电导率实验监测系统，实现对实验过程实验对象的电导率参数的实时监测。该系统由感知单元、变送单元、数据采集单元、数据通讯单元、上位机单元和稳压电源单元组成。感知单元实现了实验过程中实验对象电导率的测量。变送单元实现了对电导率测量数据的模拟量转换、温度补偿和信号传输功能。数据采集单元实现了对电导率测量数据的模数转换和RS485数据通讯功能。数据通讯单元实现了RS232转RS485的通讯数据转换功能。上位机单元通过数据通讯单元进行模式转换并将指令发送至数据采集单元中。数据采集单元解析并执行该指令，将经过模数转换后的电导率数据通过数据通讯单元传回上位机单元中，实现电导率测量数据的收集、显示和存储。稳压电源单元为其他单元提供额定稳压电压。整个系统具有测量精度高、数据传输距离远、多数据采集通道、可扩展性高等优点。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。

Claims (10)

1.一种基于Modbus的电导率实验监测系统，其特征在于，所述系统包括：
感知单元，其用于实时测量被测对象的电导率以获得电导率数据；
变送单元，其用于对测量到的所述电导率数据进行变换并传输变换后的电导率数据；
数据采集单元，其用于对所述变送单元传输的所述变换后的电导率数据进行模数转换并进行数据通讯；
数据通讯单元，用于对其与所述数据采集单元交互的数据进行通讯数据模式转换；
上位机单元，其根据Modbus协议控制所述数据通讯单元以收集、传输、显示和存储所述电导率数据。
2.根据权利要求1所述基于Modbus的电导率实验监测系统，其特征在于，所述感知单元包括一个或多个电导率传感器。
3.根据权利要求1所述基于Modbus的电导率实验监测系统，其特征在于，所述对电导率数据进行变换包括对所述电导率数据进行模拟量转换和温度补偿。
4.根据权利要求1所述基于Modbus的电导率实验监测系统，其特征在于，所述变送单元包括一个或多个变送器。
5.根据权利要求1所述基于Modbus的电导率实验监测系统，其特征在于，所述数据采集单元包括一个或多个数据采集模块，所述数据采集单元的通讯数据模式为RS485通讯数据模式。
6.根据权利要求1所述基于Modbus的电导率实验监测系统，其特征在于，所述数据通讯单元进行通讯数据模式转换包括实现将RS232通讯数据模式转换为RS485通讯数据模式。
7.根据权利要求1所述基于Modbus的电导率实验监测系统，其特征在于，所述数据通讯单元包括一个或多个数据通讯模块。
8.根据权利要求1所述基于Modbus的电导率实验监测系统，其特征在于，所述上位机单元包括一台或多台运行电导率监测应用软件的电脑，所述上位机单元的通讯数据模式为RS232通讯数据模式。
9.根据权利要求1所述基于Modbus的电导率实验监测系统，其特征在于，进一步包括稳压电源单元，其为所述监测系统的所述感知单元、变送单元、数据采集单元、数据通讯单元和上位机单元提供额定稳压电压。
10.根据权利要求9所述基于Modbus的电导率实验监测系统，其特征在于，所述稳压电源单元包括一个或多个稳压电源模块。
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