自动化系统设计方案BGK

1自动化系统设计方案测量系统由计算机（用于安装MICRO安全监测系统软件）、MICRO-MCU分布式网络测量单元（内置MICRO系列测量模块）、智能式仪器（可独立作为网络节点的仪器）等组成，通过相应配套的软件可完成各类工程安全监测仪器的自动测量、数据处理、图表制作、异常测值报警等工作。下表为系统的组成框图（1个测量单元系统）：BGK-Micro－40测量单元2BGK-Micro-40测量单元1传感器BGK-Micro－40测量单元3传感器传感器连接组网连接组网内置UPS电源调制解调器220V交流电源调制解调器图1－MICRO测量系统组成框图图中的虚线部分为BGK－Micro测量单元内部组成，整个单元安装于不锈钢防潮机箱内。通过利用RS-485A总线通讯方式，可将多个测控单元进行组网，形成一个完整的系统。本次**水库大坝监测项目的配置情况如下：1)共分3个断面实施自动监测，每个断面均需安排1台16通道自动采集装置；2)传输方式为调制解调器拨号采集。1、电源单元内设有防雷电源管理模块，负责模块供电及蓄电池的充放电管理。用于控制内置免维护蓄电池的充电及为单元的提供电源，正常情况下，外接的220V交流电源经防雷电源管理模块稳压净化后为单元进行供电，同时对内置的蓄电池进行充电。若外接电源停电，内部供电将自动切换至蓄电池提供。电源管理模块设有蓄电池保护电路，当电池充满或当由电池供电时产生欠压，电路将自动切断充电回路或供电回路，以保护蓄电池不会过充或过放电造成的损坏。不使用外接2电源时，当内置的免维护电池充足后待机时间不少于7天（每天测量1次时，增加测量次数会减少待机时间）。我们本次的工程采用太阳能蓄电池，每个断面布置1块，加以安装支架，以达到长期、稳定、有序地进行监测。2、通讯控制BGK－Micro测量单元设有两种通讯方式，分别为标准的RS－232与RS－485A总线通讯，可连接大多数通讯媒介，如有线、电台、光纤、调制解调器、微波等其它通讯方式。为方便用户使用，每个单元均设有2组通讯接口。一）测量单元接线端子连接1、测量单元的结构测量单元为不锈钢外壳，箱体内部由电源管理模块（简称电源充电器）、蓄电池、VR测量模块、通道扩展模块组成，如下图所示。电源指示充电指示220V电源线（黑色）RS485通讯电缆（红色）传感器电缆电缆入口RS-232通讯电缆（红色）图2－MICRO测量单元内部结构示意图2、电源管理模块（电源盒）机箱左上部的电源盒上设置有电源开关，用于接通或关闭内部所有模块的电源。电源接通后，外接电源即对蓄电池充电，充电器上的电源开关开关与否均不影响电池的充电。注意：电源开关仅对模块的电源进行控制。当外接有220V电源时，电源盒上的红色指示灯会发光。绿色的指示灯为充电指示，当对蓄电池进行充电时会发光，若绿色指示灯黯淡、闪烁或不放光时，表明电池接近充满或完3全充满。正常工作时，蓄电池处于浮充状态。当用户在收到产品后即应对设备进行检查，以确认是否能正常工作。由于蓄电池的自身特性，即使不使用，也至少应该每两个月对BGK－Micro测量单元进行一次电，充电的时间不少于30小时。可以观察电源盒上的指示灯，当绿色指示灯出现微亮或闪烁时表明电池已经充满。正常使用情况下，蓄电池的寿命通常不少于1年。机箱左侧的黑色护套电缆为220V电源线，使用时与220V交流电源直接连接。3、MICRO－VR与MICRO－VW测量模块的连接VR测量模块为混合式测量模块，位于机箱箱体内部上侧，蓄电池之上。模块的右上侧有一个绿色工作状态指示灯，用于测量单元的工作状态指示。当处于待机（或实时测量）状态时，指示灯以“亮－灭－亮－灭”间隔0.5秒均匀闪烁，闪烁周期为1秒；当处于定时测量状态时，指示灯以“短亮－灭－长亮－灭－短亮－灭”周期闪烁，闪烁周期为2秒。若快速闪烁数次并长亮一次则表示正在测量或在进行数据通讯。在测量模块的左侧设有2组通讯及电源接线端子，上下两组的接线端子定义完全相同。每组自上而下的定义见表1：表1－VR模块电源与通讯接线端子定义上表中的RS484A与RS-232通讯线通过电缆线引至机箱的左侧两个七针通讯插座上，两个插座均具有相同的定义，即配套带插头的RS485与RS232通讯电缆在使用时可任选其一即可使用，两个通讯连接插座的定义见表2：端子序号标识端子定义接线颜色1POWER+6V电源正极红2POWER-6V电源负极黑3RS485+RS485-A+红4RS485-RS485-B-黑5GNDRS485-地6RXDRS-232数据收（DB9-2）7TXDRS-232数据发（DB9-3）8GNDRS-232地（DB9-5）47针通讯插座7针端子定义RS-232电缆插头端子RS-485A电缆芯线1RXDDB9-22TXDDB9-33GNDDB9-54NC5GND6RS485-红7RS485+黑表2－两个7针通讯插座及插头的定义在VR模块的左下侧为通道扩展模块的控制总线（BUS），经排线与MICRO－CH扩展模块相接，排线在出厂时已经装配好，用户不必操作调整。在VR模块下侧为仪器的接入端口，共有8组端子，每组5芯，可连接振弦传感器与差阻式仪器，每组端子定义如图4所示：篮黑红绿白图4－Micro－VR板传感器接线端子功能定义示意图VR模块传感器接线端子的接线位置见表2：端子标识振弦式仪器差阻式仪器芯线颜色示意图芯线颜色示意图篮（1）屏蔽篮黑（2）黑（振弦－）黑红（3）红（振弦＋）红*绿（4）绿（温度－）绿白（5）白（温度＋）白表2－传感器信号输入通道接线表注：1)振弦式仪器的黑与红可互换、绿与白可互换；仅接入温度计时，连接绿白即可。52)当连接差阻式温度计时，红色芯线不接。Micro-VW测量模块的连接方式与Micro-VR测量模块的接线方式相同，可参照表1进行连接。4、MICRO－CH测量模块箱体中下部分为1～4块通道扩展模块（视订制的通道数量确定），每个扩展模块设有8个通道，可供8支仪器的接入。每个通道接线端子定义和顺序与VR测量模块接线相同（参见表2），其接线方法与如图5所示。09篮黑红绿白0910141112131516图5－通道板接线端子芯线连接示意图电缆的芯线连接应严格按照上述方法连接，请注意：如果是连接好的接线端子插头，VR测量模块上的插头与扩展模块接线端子的插头不具有电气互换性，。若需要将连接在VR测量模块上的仪器改接在CH通道扩展模块上，不可直接将接线端子插头拔下后直接插入CH通道模块上，只能将线头拆下后按照CH通道扩展模块指定的顺序进行连接，否则测量无法测量（振弦仪器）或为反测值（差阻式）。5、仪器绝缘电阻及电缆连接要求1)仪器绝缘要求为获取稳定的、良好的测量数据，所有接入测量单元的仪器在现场接入前均应做绝缘测试，为获取根据不同类型的仪器，在保证仪器工作正常的前提下，对接入测量单元的仪器电缆绝缘电阻要求如下：振弦式仪器：≥1MΩ差阻式仪器：≥20MΩ其它仪器：根据制造厂家提供的技术要求或相关规范执行确定。2)电缆接头处理机箱的左侧有一定数量（与订制的通道数量相关）传感器电缆孔，每孔设有6防潮的电缆卡套，在连接传感器到接线端子时，建议将所有进入测量单元的传感器电缆护套（外皮）在电缆卡套以外剥开，这样做有以下优点：仅将芯线部分引入机箱内部便于与接线端子连接，减小机箱的占用空间便于箱内布线；在电缆芯线间绝缘正常、并且传感器仍正常工作的前提下，即使电缆内部进水造成电缆渗水，水会排在箱体之外而不会对箱体内部电路产生危害。电缆卡套电缆护套套电缆芯线5mm机箱内侧图6－电缆的护套处理与芯线剥线长度在连接时，应注意将所有芯线线头外露5mm，挂锡，并将接线端子上的的螺丝拧紧，以防氧化、脱落或接触不良而使测值失真或无效。电缆护套因穿过电缆卡套约15mm。连接时为便于操作起见可将接线端子插头拔下再接线，接好后插回原处。电缆在箱内走线应规整，推荐使用尼龙扎带将电缆帮扎规类。有时可能剩余部分富余的通道，故在安装时将富余通道的电缆卡套孔应封堵，以防潮气的进入。6、通讯连接与上位机（电脑）之间的通讯连接通过RS-232端口直接连接当上位机与测量单元之间需进行近距离操作时可将将随机附带的RS－232通讯电缆一端的圆型插头直接插接在机箱左侧的RS-232/RS485任意一个通讯插座，另一端连接PC机上的COM口，（有的便携式PC上没有COM口，建议使用USB/RS232适配器），如图7所示。7电源指示充电指示接220V电源接PC的RS-232端口图7RS-232通讯方式的连接注意，随机的通讯电缆通常只有2米，可使用加长的RS-232电缆（自备）来连接，但RS-232最长的通讯距离应小于30米。RS－485A有线通讯当通讯距离超过30m或更远，通常可使用RS-485A来建立与上位机之间的有线通讯连接，但在上位机上应连接一个BGK-MICRO-TP2型485A信号转换器方可使用，该信号转换器可以是有源的，也可以是无源的。若通讯距离小于1200m,采用无源转换器，若更远则采用有源转换器，两种转换器均可在厂家购买到。接220V电源BGK-MICRO-TP2485信号转换器BGK-MICRO-40测量单元双绞线图8RS－485通讯示意图RS－485A通讯线宜采用带屏蔽的双绞线，必要时将两端的屏蔽接地。图示的BGK-MICRO-TP2485信号转换器可从厂家订购。电话线通讯BGK-MICRO网络测量系统可通过企业或公众电话交换机网络来进行数据传输，在测量单元与上位机上各连接1台BGK-MICRO-MD型数据调制解调器，8中间通过电话线网络来进行远程的数据采集与管理。BGK-MICRO-40测量单元BGK-MICRO-MD调制解调器1#BGK-MICRO-MD调制解调器电话交换机图10－电话线通讯示意图系统接地所有的测量单元均应可靠接地，接地电阻应小于4欧姆或满足相关规范要求。接地线采用不小于10mm2的电缆线，接地点可选取机箱四周任意挂耳处。