水质在线监测系统的研究与设计

发布时间：2017-05-27 22:07

  本文关键词：水质在线监测系统的研究与设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在水质监测等工业环境中,PROFIBUS-DP的应用较为广泛,但是由于对DP总线的通信芯片的使用,我国大多数还局限于外国的芯片,因此对于其芯片的发展在我国还是有比较好的前景。在水质监测系统当中,伴随着EDA技术的发展,因而使得FPGA的应用不断的得到发展和应用,使其应用在通信系统中,从而应用在水质监测中。 本文,对水质在线监测进行了系统的设计及研究和验证,基于了Profibus-DP,FPGA等硬软件,本文的工作内容包括： 第一：对水质监测取水系统进行了分析,设计出了一套取水方案； 第二：针对FPGA的工业应用,设计了一个基于FPGA的PROFIBUS的通信协议芯片,并且根据FPGA的自顶向下的设计方法,完成了设计； 第三：FPGA在系统中,是一个现场数据采集与通信控制模块,这个模块被分为三部分,物理层模块,数据链路层模块,用户层模块。针对每个模块进行划分,针对每个模块都进行了功能仿真； 第四：在水质监测系统的上位机,设计了一个基于VB系统的数据库,用来记录所监测的水质信息与阈值,然后根据此发出警报； 最后介绍了基于GSM监控与对水质监测的预警。这一设计系统为水质在线监测系统的实际应用提供了一种技术途径。
【关键词】：水质在线监测 PROFIBUS-DP FPGA 监控界面 预警
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TH764
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 我国水质监测的发展和历程9
• 1.2 现场总线的发展及应用9-12
• 1.3 FPGA的应用12-13
• 1.4 上位机与预警系统13
• 1.5 本章小结13-14
• 第二章 水质在线监测的总体设计14-22
• 2.1 水质在线监测系统构成和功能14-15
• 2.2 系统各部分的功能模块15-21
• 2.2.1 配水系统、预处理系统设计15-16
• 2.2.2 预处理系统16-17
• 2.2.3 在线分析仪工作原理的介绍17-18
• 2.2.4 通信控制模块设计18-20
• 2.2.5 VB监测界面20
• 2.2.6 预警系统20-21
• 2.3 本章小结21-22
• 第三章 取配水系统详述22-28
• 3.1 水样取水系统22-26
• 3.1.1 取水点设置的原则22
• 3.1.2 取水方案选择栈桥式取水22-23
• 3.1.3 取水泵23
• 3.1.4 取水管路23-24
• 3.1.5 取水单元的清晰和排空设计24-25
• 3.1.6 水样的分配25
• 3.1.7 取水与配水单元的控制25
• 3.1.8 取配水系统的主要功能25-26
• 3.2 水样预处理系统26-27
• 3.2.1 自然沉降池26
• 3.2.2 高效低维护的过滤装置26
• 3.2.3 样水杯26-27
• 3.2.4 预处理单元的自动清洗27
• 3.2.5 预处理单元的智能控制与复电自启动27
• 3.3 本章小结27-28
• 第四章 PROFIBUS协议介绍28-40
• 4.1 PROFIBUS协议概述28
• 4.2 PROFIBUS-DP协议详解28-34
• 4.2.1 PROFIBUS-DP的物理层详解28-30
• 4.2.2 PROFIBUS的数据链路层协议30-34
• 4.2.3 用户层协议34
• 4.3 PROFIBUS的从站状态34-38
• 4.4 PROFIBUS-DP的GSD文件38-39
• 4.5 本章小结39-40
• 第五章 FPGA与VHDL介绍40-43
• 5.1 FPGA40-41
• 5.2 VHDL语言41-42
• 5.3 FPGA的在水质监测系统的用途42
• 5.4 本章小结42-43
• 第六章 基于FPGA的PROFIBUS-DP协议设计43-86
• 6.1 基于FPGA的PROFIBUS-DP物理层设计43-47
• 6.2 基于FPGA的PROFIBUS-DP数据链路层协议模块47-71
• 6.2.1 FDL接收模块48-50
• 6.2.2 .FDL接收模块设计50-60
• 6.2.3 FDL发送模块60-69
• 6.2.4 .FDL发送总体模块及仿真69-71
• 6.3 基于FPGA的PROFIBUS-DP用户层接口模块71-74
• 6.4 冗余网络设计74-80
• 6.4.1 总线冗余切换的原理75-78
• 6.4.2 接收数据线滤波状态监测模块78-79
• 6.4.3 双网切换控制功能模块79-80
• 6.5 单片机与上位机通信部分80-85
• 6.6 本章小结85-86
• 第七章 水质在线监测系统的软件设计86-97
• 7.1 系统监控软件的组成88-92
• 7.1.1 通信模块89-90
• 7.1.2 通信模块的实现90-92
• 7.2 登陆界面92-93
• 7.3 参数设置模块93-96
• 7.4 本章小结96-97
• 第八章 GSM短消息预警模块97-109
• 8.1 G100介绍97-100
• 8.1.1 G100的基本功能及特定如下所示97-99
• 8.1.2 G100与上位机的连接99-100
• 8.2 G100的功能介绍100-103
• 8.2.1 G100的传输方式100-102
• 8.2.2 G100的省电模式102-103
• 8.3 对G100模块的功能测试103-105
• 8.4 上位机设置105-108
• 8.4.1 VB中串口的介绍106
• 8.4.2 上位机的设置106-108
• 8.5 本章小结108-109
• 第九章 总结与展望109-112
• 9.1 总结109-110
• 9.2 展望110-112
• 致谢112-113
• 参考文献113-117
• 攻读学位期间的研究成果117

【参考文献】

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本文编号：401291