基于工业平板计算机电气火灾实时监控系统设计

发布时间：2017-10-13 17:24

  本文关键词：基于工业平板计算机电气火灾实时监控系统设计

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【摘要】：近年来,随着各种电气设备及家用电器的使用量大幅增加,相应的电气火灾事故也随之增加,由火灾所造成的损失已经给社会经济和人民生命财产造成了巨大的损失,电气火灾监控系统对预防电气火灾起到至关重要的作用。作为一种可以预防和控制电气火灾的方法,电气火灾监控系统得到了广泛应用。我国的电气火灾监控系统发展起步相对较晚,存在诸多不足,有很大的改进空间。本课题在对国内外主要的电气火灾监控系统进行广泛了解的基础上,旨在开发出一种基于工业平板计算机的小型、可触控电气火灾实时监控系统。本文首先分析了电气火灾监控系统的国内外研究现状和已取得成果,在总结现有电气火灾监控系统功能特点的基础上,指出电气火灾监控系统行业技术未来的发展趋势,引出本课题的研究意义、系统设计指标以及研究的主要内容。其次,设计了电气火灾监控系统硬件系统。在理解电气火灾监控系统的组成、结构和工作原理的基础上,对我国现有电气火灾监控系统中监控设备的优劣势进行对比论证,制定了基于工业平板计算机的系统控制方案。然后对整个电气火灾监控系统硬件系统的各组成部分进行选型,包括XCS1电气火灾监控设备、工业平板计算机和现场数据采集系统等。设计选择了系统的通信方式,最后给出了电气火灾监控系统硬件总体设计。紧接着对电气火灾监控系统的软件系统进行设计。首先在比较、分析WindowsCE应用程序常用编程方案的基础上,确定了系统软件的编程方案。然后根据系统设计要求和Modbus-RTU通讯协、议,通过LabVJEW设计了系统软件及人机界面,详细分析了主程序各模块的功能和实现方法,给出了相应的子程序设计。使系统软硬件相结合,实现对电气线路中温度和剩余电流的实时监测,最终实现对被保护电气线路的报警、监视、控制与管理。最后,构建系统测试平台,对电气火灾监控系统进行了通讯、实时性和综合测试,后期还对电气火灾监控系统进行了现场测试。各项试验结果表明：该电气火灾监控系统软硬件设计均达到设计要求,符合最新国家标准(GB 14287.1-2014)；系统能够实时监测被保护线路中的温度和剩余电流,在电气火灾发生前进行探测、预警,有效避免电气火灾的发生；系统在实时性、稳定性和可靠性方面表现良好,能够应用于工业现场。
【关键词】：电气火灾监控系统 工业平板计算机 Windows CE LabVIEW 温度 剩余电流
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM92;TP277
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 引言8
• 1.2 电气火灾监控系统的发展概述8-11
• 1.2.1 电气火灾监控系统的国内外现状9-10
• 1.2.2 现有电气火灾监控系统的功能特点10
• 1.2.3 未来电气火灾监控系统的发展趋势10-11
• 1.3 本课题研究意义11
• 1.4 本系统设计指标11
• 1.5 本文研究内容以及主要工作11-13
• 1.5.1 研究内容11-12
• 1.5.2 主要工作12-13
• 第二章 电气火灾监控系统硬件系统分析与设计13-23
• 2.1 电气火灾监控系统介绍13-14
• 2.1.1 电气火灾监控系统组成13
• 2.1.2 电气火灾监控系统整体结构13-14
• 2.1.3 电气火灾监控系统工作原理14
• 2.2 系统控制方案的选择及依据14-15
• 2.2.1 基于工控机方案14-15
• 2.2.2 基于单片机方案15
• 2.2.3 基于工业平板计算机方案15
• 2.2.4 方案的论证15
• 2.3 硬件系统的选型15-18
• 2.3.1 工业平板计算机的选型16-17
• 2.3.2 现场数据采集系统的选型17-18
• 2.4 通信方式设计与实现18-20
• 2.5 电气火灾监控系统硬件总体设计20-22
• 2.6 本章小结22-23
• 第三章 电气火灾监控系统软件系统分析23-29
• 3.1 Windows CE操作系统简介23
• 3.2 系统软件开发方案的选择及依据23-25
• 3.2.1 工业组态软件编程方案23-24
• 3.2.2 Visual Studio软件编程方案24
• 3.2.3 LabVIEW软件编程方案24
• 3.2.4 方案的论证24-25
• 3.3 LabVIEW的嵌入式开发25-26
• 3.3.1 LabVIEW软件介绍25
• 3.3.2 VI程序设计过程25-26
• 3.3.3 LabVIEW触摸屏模块26
• 3.4 软件系统功能设计要求26-27
• 3.4.1 功能设计说明26-27
• 3.4.2 系统需要解决的关键问题27
• 3.5 软件系统设计总体构架27-28
• 3.6 本章小结28-29
• 第四章 电气火灾监控系统软件及人机界面设计29-57
• 4.1 监控探测器通讯协议29-32
• 4.1.1 Modbus-RTU协议概述29-30
• 4.1.2 Modbus-RTU通讯连接30
• 4.1.3 应用层功能30-32
• 4.2 系统主程序模块32-36
• 4.2.1 主程序菜单设计32-33
• 4.2.2 LabVIEW事件驱动功能33-34
• 4.2.3 主程序总体设计34-36
• 4.3 探测器连接状态子程序36-39
• 4.3.1 循环冗余校验原理36
• 4.3.2 CRC校验程序36-37
• 4.3.3 NI-VISA串口驱动37-38
• 4.3.4 串行口发送与接收子程序38-39
• 4.3.5 读写数据寄存器子程序39
• 4.4 系统总览模块39-42
• 4.4.1 探测器连接状态程序39-41
• 4.4.2 设备连接状态程序41-42
• 4.5 参数查询模块42-43
• 4.5.1 当前温度漏电流查询程序42-43
• 4.6 报警查询模块43-48
• 4.6.1 LabVIEW同步控制技术43-44
• 4.6.2 报警状态程序44-46
• 4.6.3 报警巡查程序46-48
• 4.6.4 报警历史程序48
• 4.7 故障处理方式模块48-50
• 4.7.1 温度报警程序48-49
• 4.7.2 漏电报警程序49-50
• 4.8 遥控操作模块50-51
• 4.8.1 脱扣操作程序50-51
• 4.9 参数设置模块51-55
• 4.9.1 温度保护值设置程序51-52
• 4.9.2 漏电流保护值设置程序52-53
• 4.9.3 时间校准程序53-55
• 4.10 系统维护模块55-56
• 4.10.1 用户登录程序55-56
• 4.10.2 用户设置程序56
• 4.11 本章小结56-57
• 第五章 系统综合测试与分析57-63
• 5.1 系统测试平台构建57
• 5.2 系统WinCE应用程序生成57-58
• 5.3 工业平板计算机与监控器通讯测试58-59
• 5.4 系统实时性测试59-60
• 5.4.1 单串口报警巡查测试59
• 5.4.2 多串口报警巡查测试59-60
• 5.4.3 系统实时性测试结果及结论60
• 5.5 综合测试60-62
• 5.5.1 监控报警功能测试60-61
• 5.5.2 信息显示与查询功能测试61-62
• 5.6 现场测试62
• 5.7 本章小结62-63
• 第六章 总结与展望63-64
• 6.1 工作总结63
• 6.2 后续工作期望63-64
• 参考文献64-67
• 致谢67-68
• 攻读硕士学位期间发表论文68-69

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1026154